KR102146078B1 - 타겟 상의 특징들의 가능한 수량들의 세트의 최소 공배수에 따라 모션 검출기에 사용되는 임계 신호를 발생시키기 위한 회로들 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

물체의 운동을 검출하는 회로는 자기장 신호의 현재의 사이클에 대해 사용되는 임계 신호를 구현하기 위하여 상기 자기장 신호의 현재의 사이클 이전에 식별되는 하나 또는 그 이상의 임계 신호들을 사용하는 임계값 선택 모듈 또는 피크 식별자 모듈을 제공한다. 상기 회로와 연관되는 방법도 기재된다. 상기 회로와 방법은 타겟 물체들 상의 검출 가능한 특징들의 가능한 수량들의 세트의 최소 공배수와 연관되는 값들을 저장하도록 조절될 수 있다.

Description

타겟 상의 특징들의 가능한 수량들의 세트의 최소 공배수에 따라 모션 검출기에 사용되는 임계 신호를 발생시키기 위한 회로들 및 방법들{CIRCUITS AND METHODS FOR GENERATING A THRESHOLD SIGNAL USED IN A MOTION DETECTOR IN ACCORDANCE WITH A LEAST COMMON MULTIPLE OF A SET OF POSSIBLE QUANTITIES OF FEATURES UPON A TARGET}
본 발명은 대체로 집적 회로들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 강자성 물체의 운동 또는 회전을 검출하기 위한 집적 회로들에 관한 것이다.
강자성 물품들 및/또는 자성 물품들을 검출하기 위한 자기장 센서들(예를 들면, 회전 검출기들)이 알려져 있다. 상기 강자성 물품 또는 자성 물품과 연관된 자기장은 홀(Hall) 요소 또는 자기저항(magnetoresistance) 요소와 같은 자기장 센싱 요소에 의해 검출되며, 이는 검출된 자기장에 비례하는 신호(즉, 자기장 신호)를 제공한다. 일부 장치들에 있어서, 상기 자기장 신호는 전기적 신호이다.
상기 자기장 센서는 피크들(양의 및/또는 음의 피크들) 부근까지 또는 일부 다른 레벨 부근까지 상기 자기장 신호가 임계값들과 교차되는, 예를 들면, 상기 자기장 신호의 영 교차들(zero crossings)의 매시간에 상태를 변화시키는 출력 신호를 발생시키도록 상기 자기장 신호를 처리한다. 따라서, 상기 출력 신호는 상기 강자성 또는 자성 물체, 예를 들면, 기어 또는 링 자석의 회전의 속도를 나타내는 에지 속도 또는 주기를 가진다.
자기장 센서의 하나의 응용은 회전하는 강자성 기어인 경질의 자성 기어 또는 연질의 강자성 기어의 각 톱니(tooth)의 접근과 후퇴를 검출하는 것이다. 일부 특정한 장치들에 있어서, 교번되는 극성을 갖는 자기 영역들을 구비하는 링 자석(영구 또는 경질의 자성 물질)이 상기 강자성 기어에 연결되거나, 자체로 사용되며, 상기 자기장 센서는 상기 링 자석의 자기 영역들의 접근과 후퇴에 반응한다. 다른 장치들에 있어서, 기어는 정지된 자석에 근접하도록 배치되고, 상기 자기장 센서는 상기 기어가 회전함에 따라 자기장의 교란들에 반응한다.
때때로 피크-투-피크 퍼센티지 검출기(peak-to-peak percentage detector)(또는 임계값 검출기)로 언급되는 하나의 유형의 자기장 센서에 있어서, 하나 또는 그 이상의 임계값 레벨들은 상기 피크-투-피크 자기장 신호의 각각의 퍼센티지들과 동일하다. 하나의 이와 같은 피크-투-피크 퍼센티지 검출기는 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,917,320호(발명의 명칭: "검출 임계값을 주기적으로 적용시키면서 통과하는 자성 물품들의 검출(Detection of Passing Magnetic Articles While Periodically Adapting Detection Threshold)")에 기재되어 있다.
때때로 기울기-활성화 검출기(slope-activated detector)(또는 피크-참조 검출기(peak-referenced detector) 또는 간단히 피크 검출기)로 언급되는 다른 유형의 자기장 센서가 또한 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제6,091,239호(발명의 명칭: "피크 참조 임계값 검출기를 갖는 통과하는 자성 물품들의 검출(Detection Of Passing Magnetic Articles With a Peak Referenced Threshold Detector)")에 기재되어 있다. 상기 피크-참조 자기장 센서에 있어서, 상기 임계 신호는 소정의 양만큼 상기 자기장 신호의 양의 및 음의 피크들(즉, 피크들과 밸리들(valleys))과 다르다. 따라서, 이러한 유형의 자기장 센서에서, 상기 출력 신호는 상기 자기장 신호가 소정의 양 만큼 상기 자기장 신호의 피크 또는 밸리로부터 멀어지게 되는 때에 상태를 변화시킨다.
전술한 임계값 검출기 및 전술한 피크 검출기 모두가 자기장 신호의 양의 및 음의 피크들을 식별할 수 있는 회로부를 가지기 때문에, 상기 임계값 검출기 및 상기 피크 검출기 모두가 여기서는 "피크 식별자(peak identifier)"로 언급되는, 상기 자기장 신호의 양의 피크들 및/또는 음의 피크들을 검출하도록 구성되는 회로 부분을 포함하는 점이 이해되어야 한다. 그러나, 상기 임계값 검출기 및 상기 피크 검출기는 상기 자기장 신호와 비교될 수 있는 하나 또는 그 이상의 임계값들을 발생시키도록 상기 식별된 피크를 사용하도록 구성되는 이른바 "임계값 생성기(threshold generator)"를 제공하기 위해 다른 방식들로 검출된 피크들을 각기 사용한다. 이러한 비교는 이동, 예를 들면, 이동하는 물체의 회전의 속도를 나타내는 에지 레이트(edge rate)를 갖는 이른바 "PosComp" 신호를 야기할 수 있다.
자기장 신호의 양의 및 음의 피크들을 정확하게 검출하기 위하여, 일부 실시예들에서, 상기 회전 검출기는 상기 자기장 신호의 적어도 일부를 추적할 수 있다. 이를 위하여, 통상적으로, 하나 또는 그 이상의 디지털-아날로그 컨버터(DAC)들이 상기 자기장 신호를 추적하는 추적 신호를 발생시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 앞서 참조한 미국 특허 제5,917,320호 및 제6,091,239호에서, 두 개의 DAC들이 사용되며, 하나의 PDAC는 상기 자기장 신호의 양의 피크들을 검출하고, 다른 하나의 NDAC는 상기 자기장 신호의 음의 피크들을 검출한다.
일부 유형들의 회전 검출기들은, 예를 들면, 상기 회전 검출기의 시동이나 동력 인가 근처의 시간에서, 또는 그렇지 않으면 원하는 바에 따라 때때로 하나 또는 그 이상의 유형들의 초기화 또는 보정을 수행한다. 하나의 유형의 보정 동안, 전술한 임계값 레벨이 결정된다.
전술한 임계값 레벨이 초기에 결정되면, 상기 임계값 레벨이 상기 피크-투-피크 자기장 신호 레벨에 대하여 원하는 관계로 남는 점을 보장하도록 상기 임계값 레벨을 업데이트하기 위해 다양한 계획들이 이용될 수 있다. 예를 들면, 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제6,525,531호(발명의 명칭: "검출 임계값을 적용시키면서 통과하는 자성 물품들의 검출(Detection of Passing Magnetic Articles while Adapting the Detection Threshold)")에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 양의 및 음의 검출된 피크 신호들(각기 PDAC 및 NDAC)은 상기 자기장 신호가 PDAC 위로 증가하고 NDAC 아래로 감소됨에 따라 상기 자기장 신호를 따르도록 각기 "외측으로(outwardly)" 자유롭게 추적하며, 이와 같이 검출된 피크 신호들이 상기 PosComp 신호의 전이들 상의 상기 자기장 신호의 레벨까지 선택적으로 "내측으로(inward)" 이동하게(즉, PDAC는 감소하고 NDAC는 증가한다) 하는 것에 수반된다. 이와 같은 임계 신호를 업데이트하는 것은 동작의 "실행 모드(running mode)" 동안과 같은 초기 보정 모드에 수반되어 수행될 수 있다.
많은 유형들의 자기장 센서들은 영(zero)의 회전 속도로부터의 상기 타겟 물체의 이동에 따른 및/또는 영의 회전 속도까지 서서히 이동함에 따른 동력 인가 직후에 정확한 출력 신호(예를 들면, 회전의 절대 각도, 속도 또는 방향의 표시)를 제공하지 못하지만, 대신에 상기 타겟 물체가 실질적인 회전을 통해 이동하였거나, 실질적인 속도로 이동하고 있는 경우에만 정확한 출력 신호를 제공한다. 예를 들면, 2003년 2월 25일에 등록된 미국 특허 제6,525,531호(발명의 명칭: "검출 임계값을 적용시키면서 통과하는 자성 물체들의 검출(Detection of Passing Magnetic Articles while Adapting the Detection Threshold)")에 기재된 하나의 유형의 자기장 센서에 있어서, 양성 디지털-아날로그 컨버터(PDAC) 및 음성 디지털-아날로그 컨버터(NDAC)는 임계 신호를 발생시키는 데 사용하기 위하여 각기 상기 자기장 신호의 양의 및 음의 피크들을 추적한다. 변화하는 자기장 신호(자기장에 반응하는 전기적 신호)는 상기 임계 신호와 비교된다. 그러나, 상기 PDAC 및 상기 NDAC의 출력들은 상기 신호의 몇몇 사이클들(즉, 신호 피크들)이 일어나기 전까지(즉, 몇몇 기어 톱니들이 지나갔지 전까지) 상기 자기장 신호의 양의 및 음의 피크들의 정확한 표시들이 되지 않을 수 있다. 일반적으로 완전히 정확해지기까지 시간이 요구되는 이러한 유형의 자기장 센서는 여기서는 이른바 "정밀 회전 검출기(precision rotation detector)"로 언급된다.
대조적으로, "트루 파워 온 스테이트(true power on state: TPOS)" 검출기는 영의 회전 속도 혹은 일부 응용들에서, 예를 들면 100rpm 이하의 낮은 회전 속도로부터 타겟 물체(예를 들면, 캠샤프트)의 이동 직후에, 또는 영의 회전 속도까지 서서히 이동하기 직전에도 상당히 정확한 출력 신호를 제공할 수 있다. 또한, 상기 타겟 물체가 움직이고 있지 않은 때에도, 상기 TPOS 검출기는 상기 TPOS 검출기가 기어의 톱니 또는 밸리의 전방에 있는 지의 표시를 제공할 수 있다. 그러나, 상기 기어가 정지하고 있을 때, 종래의 TPOS 검출기는 상기 타겟 물체의 회전의 절대 또는 상대 각도를 식별할 수 없다. 상기 TPOS 검출기는 공통의 집적 회로 내에 정밀 회전 검출기와 함께 사용될 수 있으며, 각기 다른 시간들에서 엔진 컨트롤 프로세서에 정보를 제공한다. 간편성을 위해, TPOS 검출기들 및 정밀 회전 검출기들은 여기서는 공통의 집적 회로 내에 도시된다. 그러나, 상기 TPOS 검출기 및 상기 정밀 회전 검출기는 별도의 회로들 내에 단독으로 사용될 수도 있다.
상기 TPOS 검출기는 상기 기어가 회전하지 않을 때에 톱니와 밸리를 구별할 수 있는 이른바 "톱니 검출기(tooth detector)"가 될 수 있다. 상기 정밀 회전 검출기는 기어 톱니들이 지나감에 따라 기어 톱니들의 에지들을 검출할 수 있는 이른바 "에지 검출기(edge detector)"가 될 수 있거나, 상기 정밀 회전 검출기는 톱니 검출기가 될 수 있다.
일부 이동하는 물체들, 예를 들면, 전술한 자기장 센서들에 의해 감지되는 회전하고 이동하는 물체들은 불규칙한 운동들을 나타내거나, 불규칙한 특징들을 가진다. 예를 들면, 기어는 회전함에 따라 워블(wobble)을 가질 수 있거나, 마모(그 회전의 축에 대해 비대칭)될 수 있거나, 그 기계적인 치수들에서 불규칙성들을 가질 수 있다. 예를 들면, 일부 기어 톱니들은 다른 것들 보다 넓어질 수 있다. 이들 불규칙성들은 이상적이지 않은 임계값들의 발생을 가져오는 경향이 있다. 상기 이상적이지 않은 임계값은 상기 이동하는 물체와 연관된 상기 자기장 신호의 사이클들에 대해 정확하게 위치하지 않는 에지들을 갖는 PosComp 신호를 가져오는 경향이 있다.
이에 따라, 감지되는 이동하는 물체의 동작 또는 기계적인 특성들 내의 불규칙성들의 존재에서도 정확한 자기장 신호와 연관된 임계값 레벨들을 정확하게 식별할 수 있는 자기장 센서를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 검출 가능한 특징들의 가능한 숫자들의 세트로부터 선택되는 많은 검출 가능한 특징들을 갖는 회전하는 물체와 연관된 자기장 신호에 대한 임계값 레벨을 정확하게 식별할 수 있는 자기장 센서를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 감지되는 이동하는 물체의 동작 또는 기계적인 특성들 내의 불규칙성들의 존재에서도 정확한 자기장 신호와 연관된 임계값 레벨들을 정확하게 식별할 수 있는 자기장 센서를 제공한다. 본 발명은 또한 검출 가능한 특징들의 가능한 숫자들의 세트로부터 선택되는 많은 검출 가능한 특징들을 갖는 회전하는 물체와 연관된 자기장 신호에 대한 임계값 레벨을 정확하게 식별할 수 있는 자기장 센서를 제공한다.
본 발명의 측면을 이해하기 위해 유용한 예에 따르면, 물체의 이동을 검출하기 위한 자기장 센서에서, 상기 물체는 복수의 물체 특징들(features)을 가지며, 상기 물체 특징들의 수량은 물체 특징들의 가능한 수량들의 세트에 속하고, 상기 세트는 물체 특징들의 가능한 수량의 최소 공배수를 가진다. 상기 자기장 센서는 상기 물체 특징들이 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)를 지나감에 따라 상기 물체 특징들에 반응하여 자기장 신호를 발생시키기 위한 상기 자기장 센싱 요소를 구비한다. 상기 자기장 신호는 복수의 자기장 신호 사이클들을 포함하며, 각각의 상기 복수의 자기장 신호 사이클들은 상기 자기장 센싱 요소를 지나가는 상기 복수의 물체 특징들의 각각의 것을 나타내고, 상기 복수의 자기장 신호 사이클들은 현재의 자기장 신호 사이클 및 복수의 과거의 자기장 신호 사이클들을 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 자기장 센싱 요소에 연결되고, 상기 물체의 이동을 나타내는 모션 신호를 발생시키도록 구성되는 모션 검출기(motion detector)를 구비하고, 상기 모션 신호는 복수의 상승하는 에지들(rising edges) 및 복수의 하강하는 에지들(falling edges)을 가지며, 각 상승하는 에지 및 각 하강하는 에지는 상기 복수의 자기장 신호 사이클들의 각각의 것과 연관된다. 상기 모션 검출기는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 또는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내는 피크 신호를 제공하도록 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 또는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 식별하기 위한 피크 식별 회로(peak identifying circuit)를 구비한다. 상기 모션 검출기는 또한 상기 피크 신호와 관련된 피크-관련(peak-related) 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 피크-관련 신호의 복수의 샘플들을 저장하도록 구성되는 샘플 선택 회로 모듈(sample selection circuit module)을 구비한다. 상기 샘플 선택 회로 모듈은 샘플링된(sampled) 신호를 발생시키도록 상기 저장된 복수의 샘플들로부터 상기 피크-관련 신호의 저장된 샘플들을 연속적으로 소환하도록 더 구성된다. 상기 샘플링된 신호 내의 각 연속적으로 선택되고 저장된 샘플은 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 최소 공배수의 정수 배수와 이전에 동일한 이전의 사이클들의 수량을 발생시키는 상기 자기장 신호의 복수의 이전의 사이클들의 각각의 것과 연관된다. 상기 모션 검출기는 또한 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 모션 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 상기 자기장 신호와 비교하도록 구성되는 비교기(comparator)를 구비한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 임의의 조합으로 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 최소 공배수는 십이이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는,
상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호(threshold signal)로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 생성기(threshold generator)를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 자기장 센서는,
상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들을 결합 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 생성기를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 자기장 센서는,
상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 선택된 것들의 결합 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 발생기를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는,
상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 임계 신호로서 상기 피크-관련 신호를 발생시키도록 구성되는 임계값 발생기를 더 포함하며, 상기 임계 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 각각의 것 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것 사이의 값들을 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 샘플링된 신호는 복수의 샘플링된 신호들의 하나이며, 각 샘플링된 신호는 각기 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 최소 공배수의 다른 정수 배수와 동일한 이전의 사이클들의 수량을 전에 발생시키는 상기 자기장 신호의 복수의 이전의 사이클들의 다른 각각의 것과 연관되고, 상기 모션 검출기는,
결합된 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 상기 신호를 발생시키기 위해 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 결합시키도록 구성되는 기능 프로세서(function processor)를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 기능 프로세서는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키기 위해 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는,
상기 결합된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키기 위해 상기 결합된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 발생기를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 자기장 센서는,
상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들의 결합 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 발생기를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 자기장 센서는,
상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 선택된 것들의 결합 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 발생기를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 기능 프로세서는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키기 위해 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는,
상기 피크 신호를 수신하도록 구성되고, 임계 신호로서 상기 피크-관련 신호를 발생시키도록 구성되는 임계값 생성기를 더 포함하며, 상기 임계 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 각각의 것들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 값들을 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 기능 프로세서는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 피크-관련 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되는 오차 프로세서(error processor)를 더 포함하며,
상기 피크-관련 신호의 값 및 상기 샘플링된 신호의 값이 소정의 양 이상으로 다를 경우, 상기 오차 프로세서는 오류 상태를 나타내는 소정의 상태를 갖는 오차 신호(error signal)를 발생시키도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 오차 신호를 수신하도록 연결되는 조절 프로세서(adjustment processor)를 더 포함하며, 상기 오류 상태에 반응하여, 상기 샘플 선택 회로 모듈은 상기 샘플링된 신호로서 상기 피크-관련 신호를 제공하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는,
상기 오차 신호를 수신하도록 연결되는 조절 프로세서를 더 포함하며, 상기 오류 상태에 반응하여 상기 샘플 선택 회로 모듈은 상기 최소 공배수의 값을 변화시키도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는,
상기 모션 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 물체 상의 상기 물체 특징들의 수량을 나타내는 물체 특징들의 수량의 값을 계산하도록 구성되는 물체 특징 수량 검출 프로세서(object feature quantity detection processor)를 더 포함하며, 상기 샘플 선택 회로 모듈은 상기 물체 특징들의 수량 값에 따라 상기 최소 공배수의 값을 변화시키도록 구성된다.
본 발명의 다른 측면을 이해하기 위해 유용한 다른 예에 따르면, 물체의 이동을 검출하기 위한 방법이 제공되고, 상기 물체는 복수의 물체 특징들을 가지며, 상기 물체 특징들의 수량은 물체 특징들의 가능한 수량들의 세트에 속하고, 상기 세트는 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 최소 공배수를 가진다. 상기 방법은 상기 물체와 연관된 자기장에 비례하는 자기장 신호를 발생시키는 단계를 구비하고, 상기 자기장 신호는 복수의 자기장 신호 사이클들을 포함한다. 각각의 상기 복수의 자기장 신호 사이클들은 상기 자기장 센싱 요소를 지나는 상기 복수의 물체 특징들의 각각의 것을 나타낸다. 상기 복수의 자기장 신호 사이클들은 현재의 자기장 신호 사이클 및 복수의 과거의 자기장 신호 사이클들을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 물체의 이동을 나타내는 모션 신호를 발생시키는 단계를 구비하며, 상기 모션 신호는 복수의 상승하는 에지들 및 복수의 하강하는 에지들을 가진다. 각 상승하는 에지 및 각 하강하는 에지는 상기 복수의 자기장 신호 사이클들의 각각의 것에 연관된다. 상기 모션 신호를 발생시키는 단계는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 또는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내는 피크 신호를 제공하도록 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 또는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 식별하는 단계를 포함한다. 상기 모션 신호를 발생시키는 단계는 또한 상기 피크-관련 신호의 복수의 샘플들을 저장하는 단계를 포함한다. 상기 모션 신호를 발생시키는 단계는 또한 샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 저장된 복수의 샘플들로부터 상기 피크-관련 신호의 저장된 샘플들을 연속적으로 소환하는 단계를 포함한다. 상기 샘플링된 신호 내의 각 연속적으로 선택되고 저장된 샘플은 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 최소 공배수의 정수 배수와 동일한 전에 이전의 사이클들의 수량을 발생시켰던 상기 자기장 신호의 복수의 이전의 사이클들의 각각의 것과 연관된다. 상기 모션 신호를 발생시키는 단계는 또한 상기 모션 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 상기 자기장 신호와 비교하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 임의의 조합으로 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 최소 공배수는 십이이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 방법은,
상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크의 선택된 것들의 결합 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 방법은,
상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 선택된 것들의 결합 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
임계 신호로서 상기 피크-관련 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하며, 상기 임계 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 각각의 것들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 값들을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 샘플링된 신호는 복수의 샘플링된 신호들의 하나이며, 각 샘플링된 신호는 각기 이전에 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 최소 공배수의 정수 배수와 동일한 이전의 사이클들의 수량을 발생시키는 상기 자기장 신호의 복수의 이전의 사이클들의 다른 각각의 것과 연관되고, 상기 방법은,
결합된 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 결합하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 결합하는 단계는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 결합된 신호를 사용하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 방법은,
상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들의 결합 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 방법은,
상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 선택된 것들의 결합 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 결합하는 단계는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
임계 신호로서 상기 피크-관련 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하며, 상기 임계 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 각각의 것들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 인접하는 각각의 것들 사이의 값들을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 결합하는 단계는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
상기 피크-관련 신호의 값 및 상기 샘플링된 신호의 값이 소정의 양 이상으로 다를 경우, 오류 상태를 나타내는 소정의 상태를 갖는 오차 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
상기 오류 상태에 반응하여, 상기 샘플링된 신호로서 상기 피크-관련 신호를 제공하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
상기 오류 상태에 반응하여, 상기 최소 공배수의 값을 변화시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
상기 물체 상의 상기 물체 특징들의 수량을 나타내는 물체 특징들의 수량 값을 계산하는 단계; 및
상기 물체 특징들의 수량 값에 따라 상기 최소 공배수의 값을 변화시키는 단계를 더 포함한다.
전술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 다음의 도면들의 상세한 설명으로부터 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이며, 첨부 도면들에 있어서,
도 1은 임계값 생성기 및 비교기 회로를 갖는 모션 검출기를 구비하는 회전 센서의 형태로 예시적인 자기장 센서를 나타내는 블록도이고,
도 1a는 트루 파워 온 스테이트(TPOS) 채널 및 고정밀 채널의 두 채널들을 갖는 회전 센서의 형태로 다른 예시적인 자기장 센서를 나타내는 블록도이며,
도 1b는 각각의 두 임계값 생성기 및 비교기 회로들을 갖는 두 모션 검출기들을 구비하는 회전 센서의 형태로 또 다른 예시적인 자기장 센서를 나타내는 블록도이고,
도 2는 양의 DAC(PDAC) 및 음의 DAC(NDAC)인 디지털-아날로그 컨버터(DAC)들을 가지는 도 1의 모션 검출기로 사용될 수 있는 예시적인 모션 검출기를 나타내는 블록도이며,
도 2a는 각기 두 PDAC들 및 각기 두 NDAC들을 가지는 도 1의 모션 검출기들로 사용될 수 있는 두 예시적인 모션 검출기들을 나타내는 블록도이고,
도 2b는 회전 센서의 형태로 영 교차 검출기를 갖는 다른 예시적인 자기장 센서의 블록도이며,
도 3은 각기 이동하는 물체의 다른 회전에서 연관된 PDAC 및 NDAC 출력 신호들 및 연관된 임계값들을 갖는 두 자기장 신호들을 나타내는 그래프이고,
도 4는 각기 감지되는 이동하는 물체의 다른 회전에서 각기 다른 DC 오프셋 전압을 갖는 두 자기장 신호들을 나타내는 그래프이며,
도 5는 도 1, 도 1b, 도 2 및 도 2a의 모션 검출기들을 대체하여 사용될 수 있는, 앞서 논의된 임계값 검출기의 형태로의 아날로그 임계값 생성기 회로, 아날로그 비교기, 그리고 임계값 생성기 회로 및 비교기 사이에 배치되는 디지털 메모리를 갖는 임계값 선택 모듈을 구비하는 예시적인 모션 검출기의 블록도이고,
도 6은 도 1, 도 1b, 도 2 및 도 2a의 모션 검출기들을 대체하여 사용될 수 있는, 디지털 임계값 생성기 회로, 디지털 비교기, 그리고 임계값 생성기 회로 및 비교기 사이에 배치되는 디지털 메모리를 갖는 임계값 선택 모듈을 구비하는 다른 예시적인 모션 검출기의 블록도이며,
도 7은 도 1, 도 1b, 도 2 및 도 2a의 모션 검출기들을 대체하여 사용될 수 있는, 앞서 논의된 임계값 검출기의 형태로의 아날로그 임계값 생성기 회로, 아날로그 비교기, 그리고 임계값 생성기 회로 및 비교기 사이에 배치되는 아날로그 메모리를 갖는 임계값 선택 모듈을 구비하는 또 다른 예시적인 모션 검출기의 블록도이고,
도 8은 도 1, 도 1b, 도 2 및 도 2a의 모션 검출기들을 대체하여 사용될 수 있고, 앞서 논의된 임계값 검출기의 형태로의 아날로그 임계값 생성기, 아날로그 비교기, 그리고 임계값 생성기 회로 및 비교기 사이에 배치되는 아날로그 메모리를 갖는 임계값 선택 모듈을 구비하며, 상기 비교기 이전에 두 임계값들을 발생시키도록 구성되는 또 다른 예시적인 모션 검출기의 블록도이며,
도 9는 도 1, 도 1b, 도 2 및 도 2a의 모션 검출기들을 대체하여 사용될 수 있고, 앞서 논의된 임계값 검출기의 형태로의 아날로그 임계값 생성기, 아날로그 비교기, 그리고 임계값 생성기 회로 및 비교기 사이에 배치되는 아날로그 메모리를 갖는 임계값 선택 모듈을 구비하며, 상기 비교기 이전에 두 임계값들을 발생시키도록 구성되는 또 다른 예시적인 모션 검출기의 블록도이고,
도 10은 도 1, 도 1b, 도 2 및 도 2a의 모션 검출기들을 대체하여 사용될 수 있고, 또한 앞서 논의된 피크 검출기의 형태로의 아날로그 임계값 생성기, 아날로그 비교기, 그리고 임계값 생성기 회로 및 비교기 사이에 배치되는 아날로그 메모리를 갖는 임계값 선택 모듈을 구비하며, 상기 비교기 이전에 두 임계값들을 발생시키도록 구성되는 또 다른 예시적인 모션 검출기의 블록도이며,
도 11은 연관된 PDAC 및 NDAC 신호들과 임계값들과 결과적인 PosComp 신호를 갖는 자기장 신호를 나타내는 그래프이고,
도 12는 도 1, 도 1b, 도 2 및 도 2a의 모션 검출기들을 대체하여 사용될 수 있고, 아날로그 피크 식별자, 피크 샘플 선택 모듈, 임계값 생성기 및 아날로그 비교기를 가지는 예시적인 모션 검출기의 블록도이며,
도 13은 도 1, 도 1b, 도 2 및 도 2a의 모션 검출기들을 대체하여 사용될 수 있고, 디지털 피크 식별자, 피크 샘플 선택 모듈, 임계값 생성기 및 디지털 비교기를 가지는 다른 예시적인 모션 검출기의 블록도이고,
도 14는 도 12 및 도 13의 임계값 생성기로 사용될 수 있는 예시적인 임계값 생성기의 블록도이며,
도 15는 도 12 및 도 13의 임계값 생성기로 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 임계값 생성기의 블록도이고,
도 16은 자기장 센서에 대한 임계값들을 발생시키기 위한 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이며,
도 17은 앞서의 자기장 센서들 내의 DIFF 신호의 사이클들을 나타내는 그래프이다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall Effect) 요소, 자기저항(magnetoresistance) 요소 또는 자기트랜지스터(magnetotransistor)를 포함할 수 있다. 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 홀 효과 요소들, 예를 들면, 평면형 홀(planar Hall) 요소, 수직형 홀(vertical Hall) 요소 및 원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 요소가 존재한다. 또한, 알려진 바와 같이, 다른 형태들의 자기저항 요소들, 예를 들면, 안티몬화인듐(InSb)과 같은 반도체 자기저항 요소, 거대 자기저항(GMR) 요소, 예를 들면, 스핀 밸브(spin valve), 이방성 자기저항(AMR) 요소, 터널링 자기저항(TMR) 요소, 그리고 자기 터널 접합(MTJ)이 존재한다. 상기 자기장 센싱 요소는 단일의 요소가 될 수 있거나, 선택적으로는 다양한 구성들, 예를 들면, 하프 브리지 또는 풀(휘스톤(Wheatstone)) 브리지로 배열되는 둘 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들을 포함할 수 있다. 장치 유형 및 다른 응용 요구 사항들에 따라, 상기 자기장 센싱 요소는 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)과 같은 IV족 반도체 물질, 혹은 갈륨-비소(GaAs) 또는 예를 들면 안티몬화인듐(InSb) 등의 인듐 화합물과 같은 III-V 족 화합물 반도체 물질로 구성되는 장치가 될 수 있다.
알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부는 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축을 갖는 경향이 있고, 전술한 자기장 센싱 요소들의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 직교하는 최대 감도의 축을 갖는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 요소들은 기판에 대해 직교하는 감도의 축들을 갖는 경향이 있는 반면, 금속계 또는 금속성 자기저항 요소들(예를 들면, GMR, TMR, AMR)과 수직형 홀 요소들은 기판에 대해 평행한 감도의 축들을 갖는 경향이 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 일반적으로 다른 회로들과 결합하여 자기장 센싱 요소를 사용하는 회로를 기술하는 데 사용된다. 자기장 센서들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 자기장의 방향의 각도를 감지하는 각도 센서, 전류를 운반하는 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체의 근접을 감지하는 자기 스위치, 상기 자기장 센서가 백 바이어스(back-bias)되거나 다른 자석과 결합되어 사용되는 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면 링 자석이나 강자성 타겟(예를 들면, 기어 톱니들)의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 신호(magnetic field signal)"라는 용어는 자기장에 반응하는 임의의 전기적(또는 광학적) 신호를 기술하는 데 사용된다. 다음에 기재되는 차이(DIFF) 신호는 하나의 이와 같은 자기장 신호이다.
임계값 검출기들(threshold detectors) 및 피크 검출기들(peak detectors)은 전술한 바와 같이. 여기에 사용되는 바에 있어서, "트래킹 회로(tracking circuit)"이라는 용어는 자기장 신호의 양의 피크 또는 음의 피크(또는 모두)를 나타내는 신호를 추적할 수 있고 아마도 유지할 수 있는 회로를 기술하는 데 사용된다. 임계값 검출기 및 피크 검출기 모두가 트래킹 회로를 채용할 수 있는 점이 이해되어야 한다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "임계값 식별자 회로(threshold identifier circuit)"라는 용어는 임계 신호를 발생시키도록 구성되는 회로 부분을 기술하는 데 사용된다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "임계값 생성기 회로(threshold generator circuit)"라는 용어는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 임계값 검출기 또는 피크 검출기를 포함하는 임계값을 발생시키도록 구성되는 임의의 회로를 기술하는 데 사용된다. 임계값 생성기 회로는 트래킹 회로 및 임계값 식별자 회로 모두를 포함할 수 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "비교기(comparator)"라는 용어는 아날로그 또는 디지털 신호들이 될 수 있는 둘 또는 그 이상의 신호들을 비교할 수 있는 임의의 회로를 기술하는 데 사용된다. 따라서, 비교기는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 아날로그 신호들을 비교하도록 구성되는 아날로그 비교기, 디지털 신호들을 비교하도록 구성되는 디지털 비교기, 또는 프로그램 가능한 장치, 예를 들면, 두 디지털 신호들을 비교하기 위해 내부에 코드를 갖는 마이크로프로세서가 될 수 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "프로세서(processor)"라는 용어는 기능, 동작 또는 동작들의 시퀀스(sequence)를 수행하는 전자 회로를 서술하는 데 사용된다. 상기 기능, 동작 또는 동작들의 시퀀스는 상기 전자 회로 내로 하드 코드될 수 있거나, 메모리 장치 내에 유지되는 명령들에 의하여 소프트 코드될 수 있다. "프로세서"는 디지털 값들을 이용하거나 아날로그 신호들을 이용하여 상기 기능, 동작 또는 동작들의 시퀀스를 수행할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 "프로세서"는 응용 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 구현될 수 있고, 이는 아날로그 ASIC 또는 디지털 ASIC가 될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 "프로세서"는 관련 프로그램 메모리와 함께 마이크로프로세서 내에 구현될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 "프로세서"는 아날로그 또는 디지털이 될 수 있는 별개의 전자 회로 내에 구현될 수 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "모듈(module)"이라는 용어는 "프로세서"를 기술하는 데 사용된다.
회로들이 임계값 검출기들을 사용하는 것으로 아래에 도시되지만, 다른 실시예들에서, 유사한 회로들은 피크 검출기들을 사용할 수 있다. 또한, 회로들이 회전 검출기들을 사용하는 것으로 아래에 도시되지만, 일부 실시예들에서, 상기 회전 검출기들은 물체의 다른 운동들, 예를 들면, 반복적인 선형 운동들을 검출하도록 구성되는 모션 검출기들(motion detectors)일 수 있다.
여기서는 "초기화 모드(initialization mode)"로도 언급되는 이른바 "보정 모드(calibration mode)"에서 자기장 센서의 동작이 여기에 설명된다. 이른바 "실행 모드(running mode)"에서 자기장 센서의 동작도 여기서 참조된다. 상기 보정 모드는 동작의 개시(또는 원하는 바에 따라 가끔)에서 일어날 수 있고, 상기 실행 모드는 다른 시간들에서 구현된다. 상기 실행 모드의 동작은 앞서 언급한 특허들의 하나 또는 그 이상, 특히, 미국특허 제5,917,320호 및 미국 특허 출원 제11/333,522호에 보다 상세하게 기재되어 있으며, 이들 문헌들은 그 개시 사항들이 여기에 참조로 포함된다.
일반적으로, 상기 보정 모드 동안, 상기 자기장 센서로부터의 출력 신호는 정확하지 않을 수 있으며, 상기 실행 모드 동안, 상기 출력 신호는 정확한 것으로 간주된다. 즉, 이는 상기 자기장 신호의 특징들과 적절하게 정렬되는 에지들(edges)을 가진다.
그 종료가 특정한 기준들에 따라 여기서 논의되는 보정 모드를 종료시키는 보정 시간 간격이 여기서 논의되지만, 나타낸 보정 시간 간격의 종료 후에 다른 보정들이 수행될 수 있는 점이 인식되어야 한다. 예를 들면, 자동 이득 제어가 나타낸 보정 시간 간격의 종료 후에 보정을 계속할 수 있다. 나타낸 보정 시간 간격의 종료 후이지만 나타낸 보정 시간 간격의 종료와 필연적으로 일차하지는 않는 일부 시점들에서, 여기에 설명되는 자기장 센서들은 회로 변수들의 값들에 대한 업데이트가 상기 보정 모드 동안과는 다른 방식으로 업데이트 될 수 있는 동안에 상기 실행 모드로 진입할 수 있다.
도 1을 참조하면, 예시적인 자기장 센서(10)는 물체(24)와 관련되는 자기장에 비례하는 신호(14a, 14b)(즉, 자기장 신호)를 발생시키기 위한 자기장 센싱 요소(14)를 포함한다. 상기 자기장 센싱 요소(14), 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과 요소, 자기저항 요소 또는 자기 트랜지스터가 될 수 있다.
상기 물체(24)가 상기 자기장 센서(10)의 일부가 될 필요가 없는 점이 이해되어야 한다. 상기 물체(24)는 회전하도록 구성되는 물체, 예를 들면, 강자성 기어가 될 수 있다. 상기 자기장 센서(10)는 상기 자기장 센싱 요소(14)에 근접하여 배치되는 영구 자석(16)을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서(10)는 상기 자기장 센싱 요소(14)로부터 상기 신호(14a, 14b)를 수신하도록 연결되고, 신호(18a)(또한, 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 증폭기(amplifier)(18)를 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서(10)는 또한 상기 신호(18a)를 수신하도록 연결되고, 여기서는 차이(DIFF) 신호로도 언급되는 상기 신호(18a)를 나타내는 신호(20a)를 발생시키도록 구성되는 증폭기(20)를 가지는 여기서는 회전 검출기(12)인 모션 검출기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 증폭기(20)는 자동 이득 제어(automatic gain control: AGC) 증폭기이다. 상기 DIFF 신호(20a)는 여기서는 자기장 신호로도 언급된다. 따라서, 상기 신호들(14a, 14b, 18a, 20a)은 모두 자기장 신호들이고, 모두 상기 자기장 센싱 요소(14)에 의해 겪는 자기장을 나타낸다.
상기 회전 검출기(12)는 상기 DIFF 신호(20a)를 수신하도록 연결되고, 상기 물체(24)의 운동(즉, 회전)을 나타내는 PosComp "모션 신호(motion signal)"(22a)를 발생시키도록 구성되는 임계값 생성기 및 비교기 회로(22)를 포함할 수 있다. 다음에 보다 상세하게 설명하는 일부 실시예들에 있어서, 상기 모션 신호(22a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도에 비례하는 주파수를 갖는 2상태(two state)의 구형파이다.
일부 배치들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소(14)는 상기 물체(24)의 모션, 예를 들면, 기어(24) 상의 기어 톱니들(24a-24c)이 대표적인 기어 상의 강자성 기어 톱니들의 운동에 반응할 수 있다. 이를 위하여, 고정된 자석(16)이 상기 자기장 센싱 요소(14)에 근접하여 배치될 수 있고, 상기 기어 톱니들은 상기 기어가 회전함에 따라 상기 자석(16)에 의해 발생되는 자기장을 방해할 수 있다. 그러나, 다른 배치들에서, 상기 자기장 센싱 요소(14)는 자석 상의 자기 영역들, 예를 들면, 상기 기어(24)에 연결되는 링 자석(도시되지 않음) 상의 자기 영역들의 이동에 반응할 수 있다. 일부 특정한 배치들에 있어서, 상기 링 자석 및 상기 기어(24)는 축 또는 이와 유사한 것으로 함께 연결된다. 이들 특정한 배치들에 있어서, 상기 링 자석이 상기 자기장 센싱 요소(14)에 근접할 수 있지만, 상기 기어(24)가 상기 자기장 센싱 요소(14)에 근접할 필요는 없다.
상기 자기장 센싱 요소(14)는 상기 기어 톱니들(24a-24c)의 근접에 반응한다. 동작 시에, 상기 자기장 센싱 요소(14)는 상기 기어(24)가 회전할 때에 대체로 정현파 형상을 갖는 상기 자기장 신호(14a, 14b)(및 상기 자기장 신호들(18a, 20a)도)를 생성하며, 여기서 상기 정현파의 각 피크(양의 및 음의)는 상기 기어 톱니들(24a-24c)의 하나와 연관된다.
상기 자기장 센서(10)는 또한 상기 PosComp 모션 신호(22a)를 수신하도록 연결되고, 상기 물체(24)의 회전의 속도를 나타내는 출력 신호(26a)를 발생시키도록 구성되는 출력 프로토콜 프로세서(output protocol processor)(26)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(26a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도에 비례하는 주파수를 갖는 2상태의 구형파이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(26a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도를 나타내는 디지털 워드들(words)을 포함한다.
이제 도 1a를 참조하면, 다른 예시적인 자기장 센서(30)는 자기장 센싱 요소(31)로부터 차동 신호(differential signal)(32a, 32b)를 수신하도록 연결되는 증폭기(34)를 포함할 수 있다. 상기 차동 신호(32a, 32b)는 도 1의 자기장 센싱 요소(14)에 의해 발생되는 차동 신호(14a, 14b)와 동일하거나 유사할 수 있다. 상기 증폭기(34)는 증폭된 신호(34a)를 발생시키도록 구성되며, 일부 실시예들에서, 두 채널들인 TPOS 검출기 채널 및 정밀 회전 검출기 채널로 분할될 수 있다.
상기 트루 파워 온 스테이트(true power on state: TPOS) 채널에 있어서, TPOS 검출기(36)는 상기 증폭된 신호(34a)를 수신하도록 연결될 수 있고, TPOS 출력 신호(36a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 TPOS 검출기(36)는 상기 증폭된 신호(34a)와 고정된(및 트림된(trimmed)) 임계값을 비교하도록 구성되는 비교기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이들 실시예들에 있어서, 상기 TPOS 출력 신호(36a)는 하이 상태(high state)가 도 1의 자기장 센서(10)에 근접하는 기어 톱니를 나타내고, 로우 상태(low state)가 상기 자기장 센서(10)에 근접하는 기어 밸리를 나타내거나, 그 반대가 될 수 있는 2상태의 2진 신호일 수 있다.
상기 정밀 회전 검출기 채널에 있어서, 자동 이득 제어(AGC)(38)는 상기 증폭된 신호(34a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 이득 제어된 신호(38a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 임계값 생성기 및 비교기(40)(여기서는 정밀 회전 검출기로도 언급됨)는 상기 이득 제어된 신호(38a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 정밀 회전 검출기 출력 신호(40a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 상기 TPOS 출력 신호(36a)와 같이, 상기 정밀 회전 검출기 출력 신호(40a)는 하이 상태가 도 1의 자기장 센서(10)에 근접하는 기어 톱니를 나타내고, 로우 상태가 상기 자기장 센서(10)에 근접하는 기어 밸리를 나타내거나, 그 반대가 될 수 있는 2상태의 2진 신호일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 TPOS 검출기(36) 및 상기 정밀 회전 검출기(40) 모두는 "톱니 검출기들(tooth detectors)"이 될 수 있다. 그러나, 상기 정밀 회전 검출기 채널이 상기 AGC(38)를 사용하며, 이는 상기 기어(22)가 회전하고 있지 않을 때에 원하지 않는 이득에 있을 수 있고, 그 결과로 상기 기어(22)가 회전하기 시작하면, 상기 이득이 부정확하고 상기 정밀 회전 검출기가 완전히 정확하지는 않은 동안의 기간 내에 있을 수 있는 점이 이해되어야 한다. 심지어 상기 AGC(38)가 사용되지 않았을 경우에도, 상기 정밀 회전 검출기(40)는 여전히 상기 기어(22)가 회전하고 있을 때에만 적절하게 업데이트되는 내부 임계값들(thresholds)을 사용한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 임계값은 상기 전자 회로(30)의 외부로부터 제공될 수 있다.
일부 선택적인 실시예들에 있어서, 상기 정밀 회전 검출기(40)는 특히 상기 기어가 이동하고 있지 않을 때에 상기 자기장 센서(10)가 기어 톱니 또는 기어 밸리에 근접하는 지를 식별할 수는 없지만, 기어 톱니들이 상기 자기장 센서(10)를 지나 이동함에 따라 기어 톱니들의 에지들을 감지할 수 있는 "에지 검출기(edge detector)"일 수 있다.
정밀 회전 검출기들, 예를 들면, 상기 정밀 회전 검출기(40)는 다양한 구성들을 가질 수 있다. 일부 구성들은 앞서 언급한 미국 특허 제6,525,531호에 기재되어 있다. 그러나, 둘 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들을 가지는 일부들을 포함하여 다른 형태들의 정밀 회전 검출기들도 알려져 있다.
대체로, 앞서의 논의로부터, 상기 TPOS 출력 신호(36a)는 상기 기어, 예를 들면, 도 1의 기어(24)가 정지하고 있을 때에도 상기 자기장 센싱 요소(14)가 기어 톱니 또는 기어 밸리에 근접하는 지를 나타내는 점이 이해될 것이다. 그러나, 상기 TPOS 검출기(36)가 일부 실시예들에서 동력 인가 시에 제한된 조절을 갖는 고정된 임계값을 사용하기 때문에, 상기 TPOS 출력 신호(36a) 내의 에지 배치의 변화들이, 이에 한정되는 것은 아니지만, 온도 변화들, 상기 자기장 센싱 요소(14)와 상기 기어(24) 사이의 에어 갭(air gap)의 변화들, 그리고 상기 기어(24)의 워블(wobble)이나 다른 회전 불규칙성들을 포함하는 다양한 인자들로 인해 일어날 것이다.
고정된 임계값들을 사용하는 상기 TPOS 검출기(36)와는 달리, 상기 정밀 회전 검출기(40)는 기어 톱니들의 물리적인 위치들에 대한 상기 정밀 회전 검출기 출력 신호(40a)의 에지 배치의 보다 우수한 정확도를 갖는 상기 정밀 회전 검출기 출력 신호(40a)를 제공하도록 계속적으로 임계값들을 조절한다. 전술한 바와 같이, 부분적으로, 처음에 동력이 인가될 때 또는 상기 기어(24)가 처음에 회전을 시작할 때에 이들 조절들은 상기 정밀 회전 검출기를 덜 정확하게 만든다.
일부 실시예들에 있어서, 특히 상기 TPOS 검출기 및 상기 정밀 회전 검출기(40)가 공통 기판 상으로 집적되는 실시예들에 있어서, 멀티플렉서(multiplexer)/출력 모듈(42) 상기 TPOS 출력 신호(36a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 상기 정밀 회전 검출기 출력 신호(40a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 선택 로직(select logic)(44)은 상기 멀티플렉서/출력 모듈(42)에 의해 수신되는 선택 신호(44a)를 제공할 수 있다. 상기 선택 신호(44a)의 상태에 따라, 상기 멀티플렉서/출력 모듈(42)은 상기 TPOS 출력 신호(36a) 또는 상기 정밀 회전 검출기 출력 신호(40a)의 선택된 것을 나타내는 출력 신호(42a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 출력 신호(42a)는, 이에 한정되는 것은 아니지만, SENT 포맷, I2C 포맷, PWM 포맷, 또는 상기 TPOS 출력 신호(36a)에 고유하고 상기 정밀 회전 검출기 출력 신호(40a)에 고유한 2상태 포맷을 포함하는 다양한 신호 포맷들로 제공될 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 선택 로직(44)은 상기 기어(22)가 상기 TPOS 출력 신호(36a)에 의해 나타나는 바와 같이 회전을 시작한 후의 소정의 양의 시간 동안 상기 TPOS 출력 신호(36a)를 나타내게 되는 상기 출력 신호(42a)를 선택한다. 이후에, 상기 선택 로직(44)은 상기 정밀 회전 검출기 출력 신호(40a)를 나타내도록 상기 출력 신호(42a)를 선택한다.
이제 도 1과 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 1b를 참조하면, 다른 예시적인 자기장 센서(50)는 자기장에 비례하는 신호들(52aa, 52ab, 52ba, 52bb, 52ca, 52cb)(자기장 신호들)을 발생시키기 위한 복수의 자기장 센싱 요소들(52a-52c)을 포함한다.
상기 자기장 센서(50)는 상기 자기장 센싱 요소들(52a, 52b)에 연결되고, 신호(58a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 우측 채널 증폭기(58)를 포함한다. 상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 자기장 센싱 요소들(52b, 52c)에 연결되고, 신호(64a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 좌측 채널 증폭기(64)를 포함한다. 상기 신호(58a)는 상기 물체(24)에 관한 제1 위치에서 자기장에 비례하고, 상기 신호(64a)는 상기 물체(24)에 관한 제2 위치에서 자기장에 비례한다. 다음에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 상기 제1 및 제2 위치들은 각기 우측 및 좌측 전자 채널들과 연관된다.
상기 자기장 센서(50)는 또한 여기서는 회전 검출기들(56)인 모션 검출기들을 포함하며, 이는 여기서는 각기 회전 검출기들(56a, 56b)인 우측 및 좌측 채널 모션 검출기들을 구비한다. 상기 회전 검출기(56a)는 상기 신호(58a)를 수신하도록 연결되고, 상기 신호(58a)를 나타내는 RDIFF 신호(60a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 증폭기(60)를 포함할 수 있다. 상기 회전 검출기(56b)는 상기 신호(64a)를 수신하도록 연결되고, 상기 신호(64a)를 나타내는 LDIFF 신호(66a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 증폭기(66)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 증폭기들(60, 66)은 자동 이득 제어(AGC) 증폭기들이다.
상기 회전 검출기(56a)는 또한 상기 RDIFF 신호(60a)를 수신하도록 연결되고, 상기 물체(24)의 운동(즉, 회전)을 나타내는 RPosComp 모션 신호(62a)를 발생시키도록 구성되는 우측 채널 임계값 생성기 및 비교기 회로(62)를 포함한다. 상기 회전 검출기(56b)는 또한 상기 LDIFF 신호(66a)를 수신하도록 연결되고, 상기 물체(24)의 운동(즉, 회전)을 나타내는 LPosComp 모션 신호(68a)를 발생시키도록 구성되는 좌측 채널 임계값 생성기 및 비교기 회로(68)를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 모션 신호들(62a, 68a)은 각기 상기 물체(24)의 회전의 속도에 비례하는 주파수를 갖는 2상태 구형파들이다. 상기 자기장 센싱 요소들(52a-52c)이 다른 물리적인 위치들에 있기 때문에, 상기 RPosComp 신호(62a)가 상기 LPosComp 신호(68a)와 다른 위상을 가질 수 있는 점이 이해될 것이다. 또한, 상기 물체(24)가 한 방향으로 회전하는 경우, 상기 RPosComp 신호(62a)의 위상이 상기 LPosComp 신호(68a)의 위상을 이끌게 될 것이지만, 상기 물체(24)가 반대의 방향으로 회전할 경우, 상기 위상 관계는 반전될 것이다. 이에 따라, 상기 자기장 센서(50)는 도 1의 자기장 센서(10)와는 달리 상기 물체(24)의 회전의 속도를 나타내는 신호들뿐만 아니라 상기 물체(24)의 회전의 방향을 나타내는 신호들을 발생시킬 수 있다.
앞서의 "좌측(left)" 및 "우측(right)"(또한 각기 L 및 R)의 표기들은 상기 물체(24)에 대한 상기 자기장 센서들(52a-52c)의 물리적인 위치를 나타내고, 좌측 및 우측 채널들에 임의로 대응된다. 예시된 실시예에 있어서, 양 채널들에 사용되는 중심 센서(52b)를 갖는 세 자기장 센싱 요소들(52a-52c)은 차동 자기장 센싱을 위해 사용된다. 세 자기장 센서들(52a-52c)이 도시되지만, 둘 또는 그 이상의 자기장 센서들이 사용될 수 있는 점이 이해되어야 한다. 예를 들면, 두 자기장 센서들(52a, 52c)만을 사용하는 실시예에서, 상기 자기장 센서(52a)만이 상기 오른쪽 채널 증폭기(58)에 연결될 수 있고, 상기 자기장 센서(54c)만이 상기 왼쪽 채널 증폭기(64)에 연결될 수 있다.
상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 RPosComp 신호(62a) 및 상기 LPosComp 신호(68a)를 수신하도록 연결되고, 적어도 상기 물체(24)의 회전의 속도(또는 방향)를 나타내는 출력 신호(70a)를 발생시키도록 구성되는 출력 프로토콜 프로세서(70)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(70a)는 또한 상기 물체(24)의 회전의 방향을 나타낸다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(70a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도에 비례하는 주파수 및 상기 물체(24)의 회전의 방향을 나타내는 듀티 사이클(duty cycle)(또는 펄스 폭)을 가지는 2상태의 구형파이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(70a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도 및 회전의 방향을 나타내는 디지털 워드들을 포함한다.
일부 선택적인 실시예들에 있어서, 두 자기장 센싱 요소들, 예를 들면, 52a 및 52c만이 유사한 기능성을 제공하도록 사용된다.
이제 도 1과 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 2를 참조하면, 회로(100)는 예시적인 회전(모션) 검출기(102)를 포함하며, 이는 도 1의 회전 검출기(12)와 동일하거나 유사할 수 있지만, 보다 상세하게 도시된다.
상기 회전 검출기(102)는 도 1의 자기장 신호(18a)를 수신하도록 연결된다. 상기 자기장 신호(18a)는 바람직하지 않은 DC 오프셋(offset)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 자동 오프셋 컨트롤러(104), 오프셋 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(106) 및 합산기(summer)(108)가 상기 DC 오프셋을 감소시키거나 제거하기 위해 제공될 수 있다.
상기 회전 검출기(102)는 또한 상기 합산기(108)에 의해 발생되는 출력 신호(108a)를 수신하도록 연결되고, 조절된 진폭 범위 내의 진폭을 갖는 상기 DIFF 신호(20a)를 발생시키도록 구성되는 자동 이득 제어(AGC) 증폭기(112)를 포함할 수 있다. 상기 DIFF 신호(20a)가 하나 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들, 예를 들면, 도 1의 자기장 센싱 요소(14)에 의해 경험되는 자기장을 나타내는 점이 이해되어야 한다.
상기 DIFF 신호(20a)는 비교기(114)(상기 임계값 생성기 및 비교기 회로(116)의 비교기 부분(116b))에 연결된다. 상기 비교기(114)는 또한 임계 신호(threshold signal)(138)를 수신한다. 상기 임계 신호(138)의 발생은 다음에 상세하게 설명된다. 상기 임계값 비교기(114)는 상기 PosComp 신호(22a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 임계 신호(138)는 두 다른 값들 사이에서 전환될 수 있다. 특정한 일 실시예에 있어서, 상기 임계 신호(138)는 임계값 검출기(116a)(상기 임계값 생성기 및 비교기 회로(116)의 임계값 생성기 부분(116a))에 의해 결정될 수 있다. 제1 임계 신호(132a)는, 예를 들면, 상기 DIFF 신호(20a)의 양의 피크 부근에서 바로 아래의 상기 DIFF 신호(20a)의 피크-투-피크(peak-to-peak) 크기의 제1 소정의 퍼센티지, 예를 들면, 팔십오 퍼센트가 될 수 있다. 제2 임계 신호(132b)는, 예를 들면, 상기 DIFF 신호(20a)의 음의 피크 부근에서 바로 위의 상기 DIFF 신호(20a)의 피크-투-피크 크기의 제2 소정의 퍼센티지, 예를 들면, 십오 퍼센트가 될 수 있다. 상기 임계 신호(138)는 이에 따라 일부 시간들에서 상기 DIFF 신호(20a)의 양의 피크 부근에서 아래가 될 수 있고, 다른 시간들에서 상기 DIFF 신호(20a)의 음의 피크 부근에서 아래가 될 수 있다. 이에 따라, 상기 비교기(114)는 상기 DIFF 신호(20a)의 양 및 음의 피크들과 밀접하게 연관된 에지들을 갖는 상기 PosComp 신호(22a)를 발생시킬 수 있다.
그러나, 다른 실시예들에서, 상기 임계 신호(138)는 두 다른 값들, 예를 들면, 상기 DIFF 신호(20a)의 영 교차들(zero crossings) 부근까지의 두 값들을 채용할 수 있으며, 이에 따라, 상기 임계값 비교기(114)는 상기 DIFF 신호(20a)의 영 교차들과 가깝게 연관된 에지들을 갖는 상기 PosComp 신호(22a)를 발생시킬 수 있다. 또 다른 실시예들에 있어서, 상기 임계 신호(138)는, 예를 들면, 전술한 피크 검출기에 의해 발생된 수 있는 바와 같은 두 다른 값들을 채용할 수 있다.
상기 임계 신호(또는 전압)(138)는 도 1의 임계값 생성기 및 비교기 회로(22)와 동일하거나 유사할 수 있는 상기 임계값 생성기 및 비교기 회로(116)에 의해 발생된다.
상기 임계값 생성기 및 비교기 회로(116)의 임계값 생성기 부분(116a)은 카운터들(counters)(120, 122), PDAC(124), NDAC(126), 각각의 제1 및 제2 비교기들(128, 130), 업데이트 로직 회로(update logic circuit)(118), 레지스터 래더(resistor ladder)(132), 그리고 제1 및 제2 스위치들(134, 136)을 각기 포함할 수 있다. 상기 PDAC(124)는 상기 카운터(120)로부터 카운트 신호(count signal)(120a)를 수신하도록 연결된다. 상기 PDAC(124)는 상기 레지스터 래더(132)의 제1 단부에 연결되는 PDAC 출력 신호(124a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 NDAC(126)는 상기 카운터(122)로부터 카운트 신호(122a)를 수신하도록 연결된다. 상기 NDAC(126)는 상기 레지스터 래더(132)의 제2 단부에 연결되는 NDAC 출력 신호(126a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 PDAC 출력 신호(124a) 및 상기 NDAC 출력 신호(126a)는 또한 여기서는 트래킹 신호들(tracking signals)로 언급된다.
동작 시에, 상기 PDAC 출력 신호(124a)는 때때로 상기 DIFF 신호(20a)를 추적할 수 있고, 때때로 상기 DIFF 신호(20a)의 양의 피크를 유지시킬 수 있으며, 상기 NDAC 출력 신호(126a)는 때때로 상기 DIFF 신호(20a)를 추적할 수 있고, 때때로 상기 DIFF 신호(20a)의 음의 피크를 유지시킬 수 있다.
상기 제1 스위치(134)는 상기 레지스터 래더(132)의 제1 탭(tap)으로부터 제1 임계 신호(132a)를 수신하도록 연결되고, 상기 제2 스위치(136)는 상기 레지스터 래더(132)의 제2 탭으로부터 제2 임계 신호(132b)를 수신하도록 연결된다. 상기 제1 스위치(134)는 상기 PosComp 신호(22a)에 의해 제어될 수 있고, 상기 제2 스위치(136)는 반전된 PosComp 신호(22a), 즉 PosCompN 신호에 의해 컨트롤될 수 있다.
상기 제1 비교기(128)는 상기 PDAC 신호(124a)를 수신하도록 연결되고, 또한 상기 DIFF 신호(20a)를 수신하도록 연결되며, 제1 피드백 신호(feedback signal)를 발생시키도록 구성된다. 상기 제2 비교기(130)는 상기 NDAC 신호(126a)를 수신하도록 연결되고, 또한 상기 DIFF 신호(20a)를 수신하도록 연결되며, 제2 피드백 신호(130a)를 발생시키도록 구성된다.
다음 도 5-도 10에 있어서, 추가적인 회로부, 즉 임계값 선택 모듈(threshold selection module)이 상기 임계값 생성기 및 비교기 회로(116)의 임계값 생성기 부분(116a)과 비교기 부분(116b) 사이에 연결될 수 있는 구성이 도시될 것이다.
이제 도 1b 및 도 2와 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 2a를 참조하면, 회로(150)는 152a 및 152b로 식별되는 두 예시적인 회전(모션) 검출기들(152)을 포함하며, 이들은 도 1a의 회전 검출기들(56a, 56b)과 동일하거나 유사할 수 있지만, 보다 상세하게 도시된다.
상기 회전 검출기들(152)은 두 임계값 생성기 및 비교기 회로들(116, 164)을 포함할 수 있고, 이들은 도 1b의 임계값 생성기 및 비교기 회로(62, 68)와 동일하거나 유사할 수 있지만, 보다 상세하게 도시된다. 상기 회전 검출기(152a)는 도 1b의 자기장 신호(58a)를 수신하도록 연결되고, 상기 회전 검출기(152b)는 도 1b의 자기장 신호(64a)를 수신하도록 연결된다. 상기 회전 검출기(152a)는 상기 RPosComp 신호(62a)(도 1b) 및 상기 RDIFF 신호(60a)(도 1b)를 발생시키도록 구성되고, 상기 회전 검출기(152b)는 상기 LPosComp 신호(68a)(도 1b) 및 상기 LDIFF 신호(66a)(도 1b)를 발생시키도록 구성된다.
각각의 상기 두 회전 검출기들(152a, 152b)의 동작은 도 2의 회전 검출기(102)의 동작과 동일하거나 유사하므로, 여기서 다시 논의하지는 않는다.
이제 도 2b를 참조하면, 임계값 생성기 및 비교기 회로인 이른바 "영-교차 검출기(zero-crossing detector)"(200)는 도 2의 임계값 생성기 및 비교기 회로(116)와 비교될 수 있다. 여기서, 증폭기(206)는 두 자기장 센싱 요소들(202, 204)로부터 신호들(202a, 202b, 204a, 204b)을 수신하도록 연결된다. 상기 증폭기는 대역 통과 필터(band pass filter: BPF)(208)에 연결되는 차동 출력 신호(206a, 206b)를 발생시키도록 구성된다. 상기 차동 신호(206a, 206b)는 차동 DIFF 신호와 비교될 수 있다. 상기 BPF(208)는 차동 필터링된 신호(208a, 208b)를 발생시키도록 구성된다. 비교기는 상기 차동 필터링된 신호(208a, 208b)를 수신하도록 연결되고, 모션 신호인 PosComp(210a)를 발생시키도록 구성된다.
동작 시에, 상기 신호들(208a, 208b)은 기본적으로 임계값들로서 동작한다. 상기 신호들(208a, 208b)은 각각의 신호(208a, 208b)의 영 교차에서 또는 그 부근에서 서로 교차된다. 다음의 논의로부터, 도 5 및 도 7의 실시예들에서 어떻게 영-교차 검출기를 사용하는 가라는 점이 분명해질 것이다.
이제 도 3을 참조하면, 그래프(220)는 두 부분들(220a, 220b)을 포함하며, 각 부분은 회전 각도 또는 선형 변위와 관련될 수 있는 시간의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수평 축 및 자기장 강도(가우스) 또는 연관된 디지털 값과 관련될 수 있는 전압의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수직 축을 가진다.
각각의 부분들(220a, 220b)의 사이클들은 상기 자기장 센싱 요소들, 예를 들면, 도 1b의 자기장 센싱 요소들(54a-54c)을 지나가는 기어 톱니들, 예를 들면, 도 1b의 기어 톱니들(24a-24c)을 나타낸다. 상기 부분들(220a, 220b)은 각기 도 1의 기어(24)의 동일한 위치들에서 다른 회전을 나타낸다.
상기 부분(220b)은, 예를 들면, 도 1 및 도 2의 DIFF 신호(20a)를 나타내는 DIFF 신호(230b)를 포함한다. 상기 DIFF 신호(230b)는 도 1의 기어(24)의 n번째 회전을 나타낸다. 정상 동작 시에, 도 2의 PDAC 신호(124a)와 유사한 PDAC 신호(222)는 상기 DIFF 신호(230b)의 양의 피크들에 도달되고 획득할 수 있다. 유사하게, 도 2의 NDAC 신호(126a)와 유사한 NDAC 신호(224)는 상기 DIFF 신호(230b)의 음의 피크들에 도달되고 획득할 수 있다.
상기 부분(220a)은, 예를 들면, 도 1 및 도 2의 DIFF 신호(20a)도 나타내는 DIFF 신호(230a)를 포함한다. 상기 DIFF 신호(230a)는 도 1의 기어(24)의 (n-1)번째 회전, 즉 이전의 회전을 나타낸다. 정상 동작 시에, 상기 PDAC 신호(222)는 상기 DIFF 신호(230a)의 양의 피크들에 도달되고 획득할 수 있다. 유사하게, NDAC 신호(224)는 상기 DIFF 신호(230a)의 음의 피크들에 도달되고 획득할 수 있다.
임계값들(226a-226f)은 상기 기어(24)의 (n-1)번째 회전에 대한 상기 DIFF 신호(230a)의 사이클들 동안에 계산될 수 있다. 임계값들(228a-228f)은 단지 상기 기어(24)의 n번째 회전에 대한 상기 DIFF 신호(230b)의 사이클들 동안에 계산될 수 있다. 상기 임계값들(226a-226f)은, 예를 들면, 도 2의 레지스터 래더(132)의 중심 탭, 즉 상기 기어(24)의 (n-1)번째 회전에 대한 상기 DIFF 신호(230a)의 양의 및 음의 피크들 사이의 50%의 지점으로부터 취해질 수 있는 경우에 임계 신호에 대응된다. 상기 임계값들(228a-228f)은, 예를 들면, 상기 기어(24)의 n번째 회전에 대한 상기 레지스터 래더(132)의 중심 탭으로부터 취해질 수 있는 경우에 임계 신호들에 대응된다. 중심 탭은 다음의 도면들에 도시된다.
화살표 232가 대표적인 화살표들은 그렇지 않으면 임계값들(226a-226f)이 사용될 수 있었던 동안 대신에 DIFF 신호(230b)에 의해 나타나는 상기 기어의 n번째 회전 동안, 상기 임계값들(226a-226f)이 사용될 수 있는 점을 나타낸다. 상기 기어(24)의 n번째 회전에 대해, (n-1)번째 회전 동안에 결정되는 임계값이 사용되고, 하나의 에지만큼 쉬트프된다. 달리 말하면, 상기 n번째 회전에 대해, 임계값(226b)이 임계값(228a) 대신에 사용되고, 임계값(226c)이 임계값(228b) 대신에 사용되는 등이 된다. 이전의 사이클로부터의 임계값이 사용되지만, 상기 임계값은 상기 기어(24)의 다음의 에지와 관련되는 것으로 사용된다.
유사하게, DIFF 신호가 도시되지 않은 상기 기어(24)의 (n+1)번째 회전에 대해, 상기 임계값들(228a-228f)이 사용될 수 있었다. 따라서, 임계값들은 상기 기어(24)의 이전의 회전으로부터 사용된다.
상기 기어(24)의 n번째 회전에 대해, 단지 상기 (n-1)번째 회전으로부터의 임계값들의 사용이 도시되지만, 다른 실시예들에서, 이전 및 현재의 사이클들과 회전들로부터의 임계값들의 임의의 조합이 사용될 수 있는 점이 분명할 것이다. 예를 들면, 일 실시예에서, 상기 n번째 회전에서 현재의 기어 톱니로서 동일한 기어 톱니와 연관된 몇몇 이전의 임계값들이 평균화될 수 있다. 예를 들면, 상기 (n-1)번째, (n-2)번째,…, (n-M)번째 회전들에서만 동일한 기어 톱니와 연관되는 임계값들이 상기 n번째 회전에서 동일한 기어 톱니에 대한 임계값을 제공하도록 평균화될 수 있다.
또 다른 실시예들에 있어서, 현재의 n번째 회전에서 하나 이상의 기어 톱니와 연관되는 이전의 임계값들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 모두가 상기 n번째 회전 내인 (n-1)번째, (n-2)번째,…, (n-N)번째 기어 톱니들인 다른 기어 톱니들과 연관되는 임계값들이 상기 n번째 회전에서 기어 톱니에 대해 사용되는 임계값을 제공하도록 평균화될 수 있다.
또 다른 실시예들에 있어서, 이전의 임계값들뿐만 아니라 현재에 결정되는 임계값도 상기 두 평균들의 하나에 사용될 수 있다. 또한, 평균들이 앞서 논의되지만, 상기 임계값들의 임의의 결합들이 사용될 수 있다. 상기 결합들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, RMS 결합들 및 가중 평균들을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에 있어서, 현재 및 이전의 기어 톱니들 및/또는 회전들로부터 현재 및 이전의 임계값들의 임의의 결합이 사용될 수 있다.
일 예로서 임계값(226d)을 취하고 회전 (n-1)(220a)에서만 검토하여, 상기 임계값(226d)이 간격(224c) 동안에 취해진 상기 NDAC 신호(224)와 비교하여 간격(222b) 동안에 취해진 상기 PDAC 신호(222)에 근거하여 계산되는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 실제로, 회전 (n-1) 동안에 발생된 상기 임계값(226d)이 도시된 바와 같이 상기 임계값(226c)이 대신 적용되는 상기 DIFF 신호(230a)의 에지에 가장 우수하게 적용될 수 있다. 그러나, 그 때, 상기 임계값(226d)은 아직 발생되지 않았다. 달리 말하면, 회전 (n-1) 동안에 발생되는 각 임계값은 실제로 적용되는 상기 에지(기어 톱니) 이전의 상기 DIFF 신호(230a)의 에지(기어 톱니)에 대한 적용을 위해 실제로 가장 적합할 수 있다.
이에 따라, 상술한 배치에 의해, 다음의 회전인 회전 n에 대해, 상기 임계값(226d)은 도시된 바와 같이 상기 임계값(226d)이 이전, 즉 DIFF 신호(230a)의 사이클 상에 발생되었던 상기 기어 톱니 이전의 기어 톱니에 대응되는 상기 DIFF 신호(230b)의 에지에 적용된다. 이는 상기 신호(230b)의 임계값이 각 사이클(기어 톱니)에 관하여 보다 정확하게 위치하게 하는 결과로 되는 점이 이해될 것이다.
도 2a의 POSCOMP 신호들(62a, 68a)의 정확한 임계값 배치 및 결과적인 에지 타이밍 정확도는 상기 에지들이 물체의 정확한 회전 각도를 나타내도록 사용되는 응용들에서 중요하다. 이와 같은 정확도는 도 2a의 회전(모션) 검출기들(152)이, 예를 들면, 다양한 엔진 타이밍들을 컨트롤하기 위해 자동차 내의 캠샤프트의 회전을 감지하는 데 사용되는 때에 중요할 수 있다.
또 다른 실시예들에 있어서, 상기 기어(24)의 n번째 회전에 대해, n번째 회전 동안에 결정되는 임계값이 사용되고, 하나의 에지만큼 쉬프트되지 않는다. 달리 말하면, 상기 n번째 회전에 대해, 임계값들(228a, 228b, 228c) 등이 사용된다. 이전의 사이클로부터의 임계값이 사용되며, 상기 임계값은 상기 기어(24)의 동일한 에지와 관련되는 것으로 사용된다.
이제 도 4를 참조하면, 그래프(250)는 시간의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수평 축 및 전압의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수직 축을 가진다. 상기 그래프(250)는, 예를 들면 각기 도 1 및 도 2의 DIFF 신호(20a)를 나타내지만, 각기 도 1 및 도 2의 기어(24)와 다른 회전 상의 DIFF 신호(252) 및 DIFF 신호(254)를 포함한다. DC 오프셋(260)은 상기 두 DIFF 신호들(252, 254) 사이에 도시된다. 상기 DC 오프셋(260)에 따라, 다른 임계값들, 예를 들면 임계값들(256, 258)이 임의의 임계값 수정들을 아직 고려하지 않고 각 사이클 상에서 결정된다.
상기 오프셋 변화(260)를 감지함에 의해, 이용 가능한 복수의 회전들로부터의 임계값들의 이력(history)만이 다음에 설명하는 기술들을 이용하여 저장되기 때문에, 상기 오프셋의 변화나 이동이 계산될 수 있다. 상기 오프셋 변화는 심지어 상기 임계값들의 보다 정확한 위치를 제공하기 위해 각 기어 톱니에 사용되는 상기 임계값에 대해(예를 들면, 도 3의 임계값들(226a-226f 및 228a-228f)에 대해) 적용될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 물체의 이동을 검출하기 위한 회로(300)(즉, 자기장 센서 또는 모션 검출기(300))는 상기 물체(예를 들면, 도 1-도 1a의 기어(24))와 연관된 자기장에 비례하는 DIFF 신호(306a)를 발생시키기 위한 적어도 하나의 자기장 센싱 요소(도시되지 않음, 예를 들면, 도 1-도 2a의 54a-54c)를 포함하며, 여기서 상기 DIFF 신호(306a)는 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가진다. 상기 회로(300)는 상기 물체의 이동을 나타내는 모션 신호(308a)를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 모션 검출기(300)를 제공하며, 여기서 상기 모션 신호(308a)는 상기 DIFF 신호(306a)의 사이클들과 연관된 에지들을 가진다. 상기 적어도 하나의 모션 검출기(300)는 상기 DIFF 신호(306a)를 수신하도록 연결되고, 임계 신호(320a)를 발생시키도록 구성되는 임계값 생성기 회로(320)(여기서는 임계값 검출기(320))를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 모션 검출기(300)는, 상기 임계 신호(320a)를 수신하도록 연결되고, 상기 임계 신호(320a)의 샘플들(332)을 저장하도록 구성되며, 상기 현재 사이클 이전의 소정의 숫자의 사이클들의 상기 DIFF 신호(306a)의 이전의 사이클과 연관된 상기 임계 신호(320a)의 샘플들(332)을 선택하도록 구성되고, 상기 임계 신호(320a)의 선택된 샘플들(336a)과 관련된 선택된 임계 신호(326a)를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 임계값 선택 모듈(326)을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 모션 검출기(300)는 또한 상기 선택된 임계 신호(326a)를 나타내는 신호(316a)를 수신하도록 연결되고, 상기 DIFF 신호(306a)를 수신하도록 연결되며, 상기 선택된 임계 신호(326a)를 나타내는 신호(316a)와 상기 DIFF 신호(306a)를 비교하도록 구성되고, 상기 모션 신호(308a)를 발생시키도록 구성되는 비교기(308)를 포함할 수 있다.
상기 임계값 생성기 회로(320)가 각기 상기 DIFF 신호(306a)의 트랙 부분들인 PDAC 신호(322a) 및 NDAC 신호(322b)를 발생시킬 수 있는 트래킹 회로(tracking circuit) 부분(322)을 포함할 수 있는 점이 이해될 것이다. 상기 임계값 생성기 회로(320)는 또한 임계값 식별자 회로 부분(324)을 포함할 수 있다.
상기 임계값 생성기 회로(320)는 도 2의 임계값 생성기 및 비교기 회로(116)의 임계값 생성기 부분(116a)과 동일하거나 유사할 수 있다. 상기 비교기(308)는 도 2의 임계값 생성기 및 비교기 회로(116)의 비교기 부분(116b)과 동일하거나 유사할 수 있다. 상기 임계값 선택 모듈(326)은 상기 임계값 생성기 회로(320) 및 상기 비교기(308) 사이에 연결된다.
상기 두 임계 신호들(132a, 132b)을 발생시키는 도 2의 임계값 생성기 회로(116a)와는 달리, 상기 임계값 생성기 회로(320)는 단지 하나의 임계 신호(320a)를 발생시킬 수 있다. 두 임계값들을 발생시키는 다른 실시예들은 다음 도면들과 함께 도시된다.
상기 임계값 선택 모듈(326)은 상기 임계 신호(320a)를 수신하도록 연결되고, 상기 임계 신호(320a)의 디지털 샘플들(328a)을 발생시키도록 구성되는 아날로그-디지털 컨버터(328)를 포함할 수 있다.
상기 임계값 선택 모듈(326)은 또한 각각의 상기 회전들이 N의 샘플들과 연관된 도 1-도 2b의 기어(24)의 M의 회전들과 연관되는 샘플들을 유지하도록 크기가 조절될 수 있는 다중 비트 와이드 디지털 쉬프트 레지스터(shift register)의 형태로 디지털 메모리(330)를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 상기 메모리(330)는 상기 임계 신호(320a)의 M×N 다중-비트 샘플들(332), 즉 상기 임계값들의 이력을 유지하도록 크기가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 디지털 메모리(330)는 각 상기 PosComp 신호(308a)의 양의 및 음의 에지 상의 또는 이와 관련되는 상기 임계 신호(320a)의 각각의 샘플을 저장할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 디지털 메모리(330)는 상기 PosComp 신호(308a)의 각각의 양의 또는 각각의 음의 에지 상의 또는 이와 관련되는 상기 임계 신호(320a)의 각각의 샘플을 저장할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 디지털 메모리(330)는 모든 기어 톱니와 연관되지는 않고(모든 POSCOMP이 아닌), 상기 기어 톱니들의 일부에만 연관되는 상기 임계 신호(320a)의 샘플들(332)을 저장할 수 있다. 도 3을 간략히 참조하면, 이들 및 다른 배치들로써, 상기 (n-1)번째 회전 임계값들을 상기 n번째 회전과 연관되는 사이클들(예를 들면, 기어 톱니들)의 일부에만, 예를 들면, 정상에서 벗어난 진폭을 가지는 사이클에 적용하는 것이 가능하다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 디지털 메모리(330)는 모든 기어 회전과 관련되지는 않고, 단지 상기 기어 회전들의 일부에 관련되는 상기 임계 신호(320a)의 샘플들(332)을 저장할 수 있다. 모든 이러한 배치들은 감소된 양의 디지털 메모리(330) 및 감소된 양의 회로 다이 영역을 이용할 수 있다.
상기 임계값 선택 모듈(326)은 또한 상기 디지털 메모리(330)에 연결되고, 저장된 샘플들(332) 중에서 선택되는 복수의 선택된 샘플들(332a)을 처리하도록 구성되는 기능 프로세서(function processor)(336)를 포함할 수 있다. 상기 기능 프로세서(736)는 평균화된 신호(336a)를 제공하기 위해 평균화되는 x의 특정 샘플들(332a)을 선택하기 위한 제어 신호(334a)에 반응하는 평균화 회로(averaging circuit)가 될 수 있다. 각각의 상기 x의 샘플 워드들은 상기 PosComp 신호(308a)의 전이들에 따라 새로운 샘플 워드로 클록되고, 이에 따라 각각의 상기 x의 샘플 워드는 실제로 샘플 워드들의 스트림(stream)이며, 각기 상기 DIFF 신호(306a)의 현재의 사이클에서 또는 이전의 상기 DIFF 신호(306a)의 특정 사이클을 나타낸다. 따라서, 샘플을 언급할 때, 상기 샘플이 실제로 샘플들의 스트림인 점이 이해될 것이다. 상기 신호(336a)는 각기 x의 샘플들(332a)의 세트의 평균이 될 수 있는 샘플들의 스트림을 제공한다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 신호(336a)는 x의 샘플들(332a)의 각 세트의 RMS 평균이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 신호(336a)는, 예를 들면, 앞서의 샘플들 보다 큰 가중치를 갖는 보다 최근의 샘플들을 취한 x의 샘플들(332a)의 각 세트의 가중 평균이다. 샘플들의 다른 결합들이 상기 기능 프로세서(336)로 구현될 수 있는 점이 이해될 것이다.
상기 임계값 선택 모듈(326)은 또한 임의의 숫자의 저장된 샘플들(332)을 선택하도록 구성되는 멀티플렉서(338)를 포함할 수 있으며, 각 선택된 샘플(332b)은 상기 DIFF 신호(306a)의 다른 사이클과 연관된다. 상기 멀티플렉서(338)는 제어 신호(334b)에 반응하여 y의 샘플 워드들(332b)을 선택할 수 있다.
상기 멀티플렉서(338)는 상기 y의 선택된 샘플들(332b)(하나 또는 그 이상의 샘플들이 될 수 있다)을 DAC(340)에 제공하거나, 상기 제어 신호(334b)의 조절 하에서 상기 평균화된 샘플들(336a)을 상기 DAC(340)에 제공하도록 구성된다. 보다 상세하게는, 제어 회로(346) 얼마나 많은 (x) 및 그 저장된 샘플들(332)이 상기 기능 프로세서(336)에 의해 처리되는 가, 얼마나 많은 (y) 및 그 저장된 샘플(들)(332b)이 상기 멀티플렉서(338)에 직접 연결되는 가, 그리고 그 스트림들(336a, 332b)이 상기 DAC(340)에 연결된 상기 멀티플렉서 출력 신호(338a)를 제공하는 가를 컨트롤하도록 상기 제어 신호들(334a, 334b)을 제공한다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 회로(300)에 처음에 동력이 인가된 직후의 시간 동안, 예를 들면, 보정 시간 간격 동안, 상기 멀티플렉서(338)는 그 출력 신호(338a)로서 상기 샘플들(332b)을 선택할 수 있고, 이후에, 예를 들면, 동작의 실행 모드 동안, 상기 멀티플렉서(338)는 상기 출력 신호(338a)로서 상기 평균화된 신호(336a)를 선택할 수 있다. 보다 상세하게는, 동작의 특정한 시간들 동안, 상기 임계값 선택 모듈(326)은 상기 DIFF 신호의 각 사이클 상의 상기 메모리(330)로부터 하나 또는 그 이상의 샘플들(332b)을 선택할 수 있고, 각각의 샘플은 상기 DIFF 신호(306a)의 현재의 사이클에 대응되며, 동작의 다른 시간들 동안, 상기 임계값 선택 모듈(326)은 상기 신호(336a)를 발생시키도록 선택된 샘플들(332a), 예를 들면, 상기 DIFF 신호(306a)의 현재 및 세 개의 이전의 사이클들로부터의 샘플들을 처리, 예를 들면 평균화할 수 있다. 동력 인가 직후에 임계값 이력이 존재하지 않을 수 있고, 이전의 사이클들로부터의 피크들이 이용될 수 없거나 및/또는 정확하지 않기 때문에, 상기 보정 모드 동안의 처리 없이 상기 멀티플렉서를 통과하는 동안에 샘플들(332b)을 선택하는 이러한 배치가 유리하다.
상기 메모리(330) 내에 상기 임계값들의 이력을 유지하기 위한 다른 이용은, 특정 기어 톱니와 연관된 임계값이 회전에서 회전까지 크게 벗어날 경우, 이러한 이탈이 상기 자기장 센서(300) 내의 결함을 나타내는 데 사용될 수 있는 것이다.
하나의 샘플(샘플 스트림)만이 사용될 경우, 그러면 상기 기능 프로세서(338)가 요구되지 않고 생략될 수 있는 점은 분명해야 한다.
디지털-아날로그 컨버터(340)는 상기 신호(338a)를 수신하도록 연결되고, 아날로그 샘플, 또는 보다 정확하게는, 디지털 샘플들(338a)의 시리즈에 따라 아날로그 샘플들(326a)의 시리즈를 발생시키도록 구성된다. 상기 아날로그 샘플들(326a)의 시리즈는 여기서 선택된 임계 신호(326a)로도 언급된다. 필터(도시되지 않음)가 상기 선택된 임계 신호(326a)를 매끄럽게 하는 데 사용될 수 있는 점이 이해될 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 선택된 임계 신호(326a)는 상기 비교기(308)에 직접 연결될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 회로(300)는 상기 선택된 임계 신호(326a)를 수신하도록 연결되는 회로 모듈(310)을 포함할 수 있다. 상기 회로 모듈은 상기 선택된 임계 신호(326a)를 수신하도록 연결되고, 상기 임계 신호(320a)를 수신하도록 연결되며, 동력 인가(power-on) 신호(318a)에 의한 제어 하에서 상기 임계 신호(320a) 또는 상기 선택된 임계 신호(326a)의 선택된 것으로 출력 신호(314a)를 발생시키도록 구성되는 2：1 아날로그 멀티플렉서(314)를 포함할 수 있다. 기본적으로, 상기 회로(300)에 처음으로 동력이 인가된 후의 짧은 시간 동안, 예를 들면, 보정 시간 간격 동안, 상기 2：1 아날로그 멀티플렉서(314)는 상기 출력 신호(314a)로서 상기 임계 신호(320a)를 선택할 수 있고, 이후에, 예를 들면, 동작의 실행 모드 동안, 상기 2：1 아날로그 멀티플렉서(314)는 상기 출력 신호(314a)로서 상기 선택된 임계 신호(326a)를 선택할 수 있다. 동력 인가 직후에 임계값 이력이 존재하지 않고, 상기 기어(24)의 이전의 회전으로부터의 임계값이 사용 가능하지 않기 때문에, 이러한 배치는 필수적이 될 수 있다.
임계값 오차 보정 모듈(threshold error correction module)(316)은 상기 신호(314a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 신호(316a)를 발생시키도록 구성될 수 있으며, 이는 동력 인가로부터 소정의 양의 시간 후의 시간들에서 상기 선택된 임계 신호(326a)를 나타낼 수 있고, 동력 인가로부터 소정의 양의 시간 내의 시간들에서 상기 임계 신호(320a)를 나타낼 수 있다.
상기 회로 모듈(310)은 또한 상기 임계 신호(320a)를 수신하도록 연결되고, 상기 선택된 임계 신호(326a)를 수신하도록 연결되며, 상기 임계 신호(320a) 및 상기 선택된 임계 신호(326a)의 차이로 신호(312a)를 발생시키도록 구성되는 차분 회로(differencing circuit)(312)를 포함할 수 있다. 상기 임계값 오차 보정 모듈(316)은 또한 상기 신호(312a)를 수신하도록 연결될 수 있다.
동작 시에, 상기 임계값 선택 모듈(326)은 상기 DIFF 신호의 각 사이클 상의 상기 메모리(330)로부터 하나 또는 그 이상의 샘플들을 선택하며, 각각의 샘플은 상기 DIFF 신호(306a)의 현재의 사이클 이전의 동일한 각 시간에 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 임계값 선택 모듈(326)은 상기 선택된 임계 신호(326a)를 발생시키도록 상기 선택된 샘플들, 예를 들면, 상기 DIFF 신호(306a)의 다섯 개의 이전의 사이클들로부터의 샘플들을 처리, 예를 들면, 평균화할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 임계값 선택 모듈(326)은 단지 하나의 샘플, 예를 들면, 임계값 샘플 상기 DIFF 신호(306a)의 현재의 사이클 직전의 사이클로부터의 임계값 샘플을 선택하며, 처리 없이 상기 하나의 샘플을 상기 선택된 임계 신호(326a)까지 통과시킨다.
일부 다른 실시예들에 있어서, 상기 임계값 선택 모듈(326)은 단지 하나의 샘플, 예를 들면, 상기 현재의 회전 직전의 상기 기어(24)의 회전(도 1)으로부터 대응되는 사이클로부터의 임계값 샘플을 선택하며, 처리 없이 상기 하나의 샘플을 상기 선택된 임계 신호(326a)까지 통과시킨다.
상술한 바와 같이, 이전의 사이클들로부터 복수의 임계값들의 기능에 따른, 또는 상기 현재의 사이클 직전의 하나의 사이클에 따른, 혹은 이전의 회전의 하나의 대응하는 사이클에 따른 상기 선택된 임계 신호(326a)의 발생이 이해될 것이며, 보다 정확하고, 상기 기어(24)의 기계적인 불규칙들, 워블 또는 마멸에 덜 종속적인 선택된 임계 신호(326a)를 구현하는 것이 가능하다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 메모리(330)는 비휘발성 메모리이다. 따라서, 임계값들(332)을 저장함에 의해, 상기 자기장 센서(300)가 동력 차단 및 동력 백업될 수 있고, 상기 자기장 센서가 정확한 모션 출력 신호(308a)를 빠르게 구현하도록 상기 저장된 임계값들(332)을 사용할 수 있는 점도 이해되어야 한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서(300)는 상기 임계 신호(320a)의 디지털 샘플들(328a)을 수신하도록 연결되고, 상기 저장된 샘플들(332b)을 수신하도록 연결되는 오차 프로세서(error processor)(344)를 포함한다. 상기 오차 프로세서(344)는 소정의 시간 이상에 있는 상기 입력 신호들 사이의 차이를 나타내는 오차 신호(344a)를 발생시키도록 동작할 수 있다. 조절 프로세서(adjustment processor)(345)는 상기 오차 신호(344a)를 수신할 수 있고, 조절 신호(345a)를 발생시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서(300)는 상기 PosComp 신호(308a)를 수신하도록 연결되고, 상기 타겟 물체, 예를 들면, 도 1의 기어(24) 상의 톱니들 상의 다량의 특징들을 나타내는 수량 신호(342a)를 발생시키도록 구성되는 물체 특징 수량 검출 프로세서(object feature quantity detection processor)(342)를 포함한다. 상기 물체 특징 수량 검출 프로세서(342)는, 예를 들면, 공장 시험 동안에 이러한 결정을 할 수 있고, 여기서 상기 기어(24)는 알려진 회전 속도로 회전할 수 있으며, 상기 물체 특징 수량 검출 프로세서(342)는 소정의 양의 시간 동안 상기 PosComp 신호(308a)의 에지들을 셀 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 회로(346)는 상기 조절 신호(345a) 및 상기 수량 신호(342a)를 수신하도록 연결된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 회로(346)는 상기 수량 신호(342a)에 따라 상기 제어 신호들(334a, 334b)을 발생시킨다. 따라서, 상기 기능 프로세서(336) 및 상기 멀티플렉서(MUX)(358)는 상기 타겟 물체 상의 검출된 숫자의 특징들을 위해 적절한, 즉 현재에 검출된 기어 톱니로부터의 적절한 숫자의 기어 톱니들인 샘플들을 선택하도록 컨트롤된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 회로(346)는 상기 조절 신호(345a)에 따라 상기 제어 신호들(334a, 334b)을 발생시킨다. 따라서, 상기 기능 프로세서(336) 및 상기 멀티플렉서(358)는 현재의 기어 톱니에서 사용되는 상기 저장된 임계값 샘플들(332)를 조절하도록 제어된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 회로(346)는 상기 오차 신호(344a)를 수신하도록 연결될(연결은 도시되지 않음) 수 있고, 타겟 특징들(예를 들면, 기어 톱니들)의 가능한 수량들을 선택(및 시험)하고, 가장 낮은 오차 신호(344a)를 가져오거나 전술한 소정의 양 아래의 상기 오차 신호(344a)를 가져오는 정상 동작 특징들의 테스트된 수량에 대해 선택함에 의하여 정상 동작에 사용되는 특징들의 수량을 선택하도록(때때로 혹은 시동 시에 선택되거나, 공장 시험 동안에 선택되는) 구성될 수 있다. 이들 실시예들에 있어서, 상기 제어 회로(346)는 상기 수량 신호(342a)를 식별한다. 전술한 결과들을 구현하는 다른 기능적인 분할 또한 상기 오차 프로세서(344), 상기 조절 프로세서(345), 상기 물체 특징 수량 검출 프로세서(342), 그리고 상기 제어 회로(346) 사이에 가능하다.
상기 신호(320a)가 앞서 임계 신호(320a)로 언급되지만, 상기 신호(320a)는 여기서 피크-관련(peak-related) 신호로도 언급될 수 있다. 상기 신호들(332a, 332b)이 앞서 선택된 샘플들로 언급되지만, 상기 신호들(334a, 334b)은 여기서 샘플링된 신호들로도 언급될 수 있다. 동일한 경우들이 유사한 도 6-도 10의 신호들에 존재한다.
이제 도 5와 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 6을 참조하면, 회로(350)는 도 5의 회로(300)의 경우들과 유사한 특성들을 가질 수 있지만, 도 5에 도시된 상기 아날로그 회로들의 일부가 상응하는 디지털 회로들로 대체된다. 예를 들면, 도 5의 임계값 생성기 회로(320)는 각기 로직 회로들(372, 374)로서 도 5의 트래킹 회로(322) 및 임계값 식별자 회로(324)를 구현하는 임계값 생성기 회로(370)로 대체될 수 있다. 상기 임계값 생성기 회로(372)는 DIFF 신호(352a)를 수신하도록 연결되고, 여기서 상기 DIFF 신호(352a)는 아날로그-디지털 컨버터(352)에 의해 디지털화되며, 또한 디지털 신호인 임계 신호(370a)를 발생시키도록 구성된다.
임계값 선택 모듈(366)은 도 5의 아날로그-디지털 컨버터(328) 또는 디지털-아날로그 컨버터(340)를 요구하지 않고 전체적으로 디지털이 될 수 있다. 상기 임계값 선택 모듈(366)은 디지털 신호가 될 수 있는 선택된 임계 신호(366a)를 발생시키도록 구성된다.
회로 모듈(358)은 상기 선택된 임계 신호(366a)를 수신하고, 상기 임계 신호(370a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 상기 회로 모듈(358)은, 도 5의 차분 회로(312), 2：1 아날로그 멀티플렉서(314) 및 임계값 오차 보정 모듈(316)과 동일한 방식으로 연결되고, 동일하거나 유사한 기능들을 가지는 차분 회로(360), 2：1 디지털 멀티플렉서(362) 및 임계값 오차 보정 모듈(364)을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 회로 모듈(358)은 아날로그 회로들을 갖는 도 5의 회로 모듈(310)과는 달리 디지털 회로들을 가진다.
상기 회로(350)는 상기 임계값 오차 보정 모듈(364)로부터 출력 신호(364a)를 수신하도록 연결되고, 또한 상기 디지털화된 DIFF 신호(352a)를 수신하도록 연결되는 디지털 비교기(354)를 포함할 수 있다. 상기 디지털 비교기(354)는 도 5의 PosComp 신호(308a)와 동일하거나 유사할 수 있는 PosComp 신호(354a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 회로(350)의 많은 기능들이 도 5의 회로(300)의 아날로그 회로들과 동일하거나 유사한 기능들을 수행하는 디지털 회로들로 구현되는 점이 이해될 것이다.
도 5의 제어 회로(346), 물체 특징 수량화 검출기(342), 오차 프로세서(344) 및 조절 프로세서(345)는 도시되지 않지만, 이들 요소들이 상기 자기장 센서(350) 내에 및 여기서의 다른 도면들에서 설명되는 자기장 센서들의 임의의 것 내에도 사용될 수 있는 점이 이해될 것이다.
이제 도 5와 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 7을 참조하면, 회로(400)는 상기 임계 신호(320a)를 발생시키도록 구성되는 도 5의 임계값 생성기 회로(320)를 포함한다.
임계값 선택 모듈(404)은 상기 임계 신호(320a)를 수신하도록 연결되고, 상기 임계 신호(320a)의 아날로그 샘플들(408)을 저장하도록 구성된다. 상기 아날로그 샘플들은 버킷 브리게이드 소자(bucket brigade device: BBD)(406) 또는 이와 유사한 것 내에 저장될 수 있다. BBD는 별도의 아날로그 샘플들을 저장하고, 쉬프트시킬 수 있는 아날로그 쉬프트 레지스터로 이해될 것이다.
상기 임계값 선택 모듈(404)은 아날로그 샘플들(408a)을 수신하도록 연결되고, 상기 아날로그 샘플들(408a)에 기능을 수행하도록 구성되는 아날로그 기능 회로(410)를 포함할 수 있다. 상기 아날로그 기능 모듈(410)에 의해 수행되는 기능은 도 5의 기능 프로세서(336)와 함께 설명된 기능들과 동일하거나 유사할 수 있다. 그러나, 상기 아날로그 기능 회로(410)는 아날로그 회로들로 상기 기능들을 수행할 수 있다.
상기 자기장 센서(400)는 또한 도 5의 멀티플렉서(338)와 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있는 아날로그 멀티플렉서(412)를 포함할 수 있다.
상기 임계값 선택 모듈(404)은 도 5의 선택된 임계 신호(326a)와 동일하거나 유사할 수 있는 선택된 임계 신호(404a)를 발생시키도록 구성된다.
이제 도 5와 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 8을 참조하면, 회로(450)는 도 5 및 도 7의 임계값 선택 모듈들(326, 404)과 각기 동일하거나 유사할 수 있는 임계값 선택 모듈(454)을 포함할 수 있다. 상기 임계값 선택 모듈은 PosComp 신호(452) 및 상기 임계 신호(320a)를 수신하도록 연결되고, 선택된 임계 신호(454a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 선택된 임계 신호(454a)는 도 5의 선택된 임계 신호(326a) 또는 상기 선택된 임계 신호(404a)와 동일하거나 유사할 수 있다.
상기 선택된 임계 신호(454a)는 제1 및 제2 스위치들(460, 462)에 의해 각기 수신된다. 상기 제1 스위치(460)는 상기 PosComp 신호(452)에 의해 제어되고, 상기 제2 스위치(462)는 상기 PosComp 신호(466)의 반전된 버전에 의해 조절되어, 상기 두 스위치들(460, 462)이 교대로 열리고 닫히게 된다.
제1 전압 소스(456)는 그 음의 노드(node)에서 상기 제1 스위치(460)로부터 출력 신호를 수신하도록 연결되고, 제2 전압 소스(458)는 그 양의 노드에서 상기 제2 스위치(462)로부터 출력 신호를 수신하도록 연결된다.
임계 신호(464)는 도 2의 임계 신호(138)와 동일한 방식으로 두 신호 레벨들 사이에서 교대된다. 상기 비교기(308)는 상기 임계 신호(464) 및 상기 DIFF 신호(306a)를 수신하도록 연결되고, 상기 PosComp 신호(452)를 발생시키도록 구성된다.
이제 도 5와 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 9를 참조하면, 회로(500)는 다른 방식으로 도 8의 두 교대되는 임계값들을 구현할 수 있다. 여기서, 상기 임계값 생성 모듈(320)은 도 5의 하나의 임계 신호(320a) 대신에 두 임계 신호들(320b, 320c)을 발생시키도록 구성된다.
제1 임계값 선택 모듈(506)은 상기 임계 신호(320b)를 수신하도록 연결되고, 제2 임계값 선택 모듈(508)은 상기 임계 신호(320c)를 수신하도록 연결된다. 상기 제1 임계값 선택 모듈(506)은 또한 PosComp 신호(502)를 수신하도록 연결되고, 상기 제2 임계값 선택 모듈(508)도 반전된 PosComp 신호(504)를 수신하도록 연결되며, 상기 신호들은 도 5의 PosComp 신호(308a)가 clocks 도 5의 임계값 선택 모듈(326)을 클록하는 것과 동일한 방식으로 각각의 제1 및 제2 임계값 선택 모듈들(506, 508)을 클록한다.
상기 임계값 선택 모듈들(506, 508)은 각기 도 5 및 도 7의 임계값 선택 모듈들(326, 404)과 동일하거나 유사할 수 있다.
상기 제1 임계값 선택 모듈(506)은 제1 선택된 임계 신호(506a)를 발생시키도록 구성되고, 상기 제2 임계값 선택 모듈(508)은 제2 선택된 임계 신호(508a)를 발생시키도록 구성되며, 이들 신호들은 각기 도 5의 선택된 임계 신호(326a)와 동일하거나 유사할 수 있다.
제1 스위치(510)는 상기 제1 선택된 임계 신호(506a)를 수신하도록 연결되고, 제2 스위치(512)는 상기 제2 선택된 임계 신호(508a)를 수신하도록 연결된다. 상기 제1 스위치(510)는 상기 PosComp 신호(502)에 의해 조절되고, 상기 제2 스위치(512)는 상기 반전된 PosComp 신호(504)에 의해 제어된다. 이에 따라, 도 8의 스위치들(460, 462)과 같이, 상기 스위치들(510, 512)은 도 2의 임계 신호(138)와 동일한 방식으로 두 신호 레벨들 사이에서 교대되는 임계 신호(514)를 발생시키도록 교대로 동작한다.
상기 비교기(308)는 상기 임계 신호(514) 및 상기 DIFF 신호(306a)를 수신하도록 연결되고, 상기 PosComp 신호(502)를 발생시키도록 구성된다.
이제 도 5와 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 10을 참조하면, 도 5의 임계값 생성기 회로(320)는 임계값 생성기 회로(554)로 대체되고, 특히, 도 5의 임계값 식별자 회로(324)는 임계값 식별자 회로(557)로 대체된다. 임계값 검출기인 도 5의 임계값 생성기 회로(326)와는 달리, 상기 임계값 생성기 회로(554)는 피크 검출기이다.
상기 임계값 식별자 회로(557)는 상기 트래킹 신호(322a)를 수신하도록 연결되는 제1 전압 소스(558) 및 상기 트래킹 신호(322b)를 수신하도록 연결되는 제2 전압 소스(560)를 포함한다. 상기 제1 전압 소스(558)는 제1 임계 신호(554a)를 발생시키도록 구성되고, 상기 제2 전압 소스(560)는 제2 임계 신호(554b)를 발생시키도록 구성된다.
제1 및 제2 임계값 선택 모듈들(556, 558)은 도 9의 제1 및 제2 임계값 선택 모듈들(506, 508)과 동일하거나 유사할 수 있고, 상기 제1 및 제2 임계 신호들(554a, 554b)을 각기 수신하도록 연결된다. 상기 제1 임계값 선택 모듈(556)은 또한 PosComp 신호(552)를 수신하도록 연결되고, 상기 제2 임계값 선택 모듈(558)도 반전된 PosComp 신호(566)를 수신하도록 연결되며, 이들 신호들은 도 5의 PosComp 신호(308a)가 도 5의 임계값 선택 모듈(326)을 클록하는 것과 동일한 방식으로 각각의 제1 및 제2 임계값 선택 모듈들(556, 558)을 클록한다.
상기 제1 및 제2 임계값 선택 모듈들(556, 558)은 제1 및 제2 스위치들(560, 562)에 각기 연결되는 제1 및 제2 선택된 임계 신호들(556a, 558a)을 발생시키도록 구성된다. 상기 제1 스위치(560)는 상기 PosComp 신호(552)에 의해 컨트롤되고, 상기 제2 스위치(562)는 상기 반전된 PosComp 신호(566)에 의해 조절된다. 이에 따라, 도 8의 스위치들(460, 462)과 같이, 상기 스위치들(560, 562)은 도 2의 임계 신호(138)와 동일한 방식으로 두 신호 레벨들 사이에서 교대되는 임계 신호(564)를 발생시키도록 교대로 동작한다.
상기 비교기(308)는 상기 임계 신호(564) 및 상기 DIFF 신호(306a)를 수신하도록 연결되고, 상기 PosComp 신호(552)를 발생시키도록 구성된다.
도 5의 회로 모듈(310)이 도 7-도 10에는 도시되지 않지만, 다른 실시예들에서, 도 7-도 10의 회로들(400, 450, 500, 550)은 상기 회로 모듈(310)과 동일하거나 유사한 회로 모듈을 포함할 수 있다.
도 5-도 10의 회로들의 일부들이 서로 상호 교환될 수 있는 점이 이해되어야 한다. 예를 들면, 도 7의 임계값 선택 모듈(404)과 같은 아날로그 임계값 선택 모듈이 도 5-도 10의 회로들의 임의의 것에 사용될 수 있다.
이제 도 11을 참조하면, 그래프(612)는 도 1의 물체(24)의 회전 각도 또는 선형 변위와 관련될 수 있는 시간의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수평 축 및 자기장 강도(가우스) 또는 연관된 디지털 값과 관련될 수 있는 전압의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수직 축을 가진다. 상기 파형(614)은, 예를 들면, 도 1b의 자기장 센싱 요소들(52a-52c)을 지나가는 도 1b의 타겟 영역들(24a-24c)을 나타내는 신호(614)의 사이클들을 갖는 도 1 및 도 2의 DIFF 신호(20a)를 나타내는 DIFF 신호일 수 있다. 정상 동작 시에, PDAC 신호(622)는 상기 DIFF 신호(614)의 양의 피크들에 도달하고 획득할 수 있다. 유사하게, NDAC 신호(624)는 상기 DIFF 신호(614)의 음의 피크들에 도달하고 획득할 수 있다. 임계값들(616a-616h)은 상기 DIFF 신호(614)의 사이클들 동안에 계산될 수 있다. 상기 임계값들(616a-616h)은, 예를 들면, 임계값 생성기 레지스터 래더의 탭들(taps)로부터 취해질 수 있는 바와 같은 임계 신호들에 대응될 수 있다.
본 발명의 측면에 따르면, 하나 또는 그 이상의 임계값들은 상기 DIFF 신호(614)의 하나 또는 그 이상의 이전의 사이클들 동안에 취해지는 피크 신호(PDAC 및/또는 NDAC)의 샘플들에 기초하여 발생된다. 특정한 일 실시예에 있어서, 임계값들(616a-616f)과 같은 각각의 제1의 소정의 숫자의 임계값들은 상기 DIFF 신호(614)의 각각의 사이클 동안에 취해지는 피크 신호 샘플들에 기초하는 반면, 상기 소정의 숫자의 DIFF 신호 사이클들이 일어났던 후, 각 임계값(616g-616h)은, 예를 들면, 상기 DIFF 신호(614)의 이전의 사이클들(및 가능한 현재의 사이클도) 동안에 취해지는 상기 피크 신호 샘플들의 평균과 같은 수학적 조합에 기초한다. 예를 들면, 임계값들(616a, 616b)은 처음에 도시되는 DIFF 신호 사이클 동안에 취해지는 피크 신호 샘플들에 기초할 수 있고, 임계값 레벨들(616c, 616d)은 네 번째 신호 사이클과 같은 소정의 신호 사이클까지 두 번째로 도시되는 DIFF 신호 사이클 등의 동안에 취해지는 피크 신호 샘플들에 기초할 수 있다. 화살표 618이 대표적인 화살표들은 상기 현재의 사이클에 대한 임계값을 구현하기 위한 상기 현재의 DIFF 신호 사이클로부터의 PDAC 신호 샘플의 사용을 예시한다. 상기 네 번째 DIFF 신호 사이클 동안에 사용되는 상기 임계값 레벨들(616g, 616h)은 각각의 이전의 네 개의 신호 사이클들(즉, 상기 현재의 사이클 및 세 개의 이전의 사이클들) 동안에 취해지는 상기 피크 신호 샘플들을 평균화함에 의해 구현될 수 있다. 화살표 619는 임계값(616g)을 발생시키기 위한 DIFF 신호의 현재 및 이전의 사이클들로부터의 피크 신호 샘플들의 사용을 예시한다.
도 11의 DIFF 신호(614)는 상기 임계 신호가 소정의 숫자의 이전의 DIFF 신호 사이클들로부터의 피크 신호 샘플들의 평균에 기초하는 실시예들을 예시하는 데 사용되지만, 도 3을 참조하여 앞서 설명한 바와 같이 상기 타겟의 이전의 회전으로부터의 DIFF 신호 사이클들에 기초하여 상기 임계 신호를 구현하는 것도 가능하다. 또한, 도 3을 참조하여 앞서 설명한 바와 같이 이전의 임계 신호들의 수학적 조합(이전의 피크 신호 샘플들의 수학적 조합에 대향하는 바와 같은)에 기초하여 상기 임계 신호를 구현하는 것도 가능하다.
또한, 도 11에 도시되는 것은 도시된 바와 같이 상기 DIFF 신호(614)가 임계값(616a-616h)과 교차되는 매 시간에 전환되는 것으로 도시되는 상기 PosComp 신호 (예를 들면, 도 10의 552)이다.
도 5-도 9는 미리 산정된 임계값들이 저장되는 앞서의 자기장 센서들을 도시한다. 대조적으로, 다음의 도면들은 피크값들이 저장되고, 임계값들이 이후에 계산되는 실시예들을 도시한다.
이제 도 12를 참조하면, 물체의 이동을 검출하기 위한 회로(700)(즉, 모션 검출기)는 상기 물체(예를 들면, 도 1 및 도 1b의 기어(24))와 연관된 자기장에 비례하는 DIFF 신호(706a)를 발생시키기 위하여 적어도 하나의 자기장 센싱 요소(도시되지 않음, 예를 들면, 도 1b의 52a-52c)를 포함하며, 여기서 상기 모션 신호(708a)는 상기 DIFF 신호(706a)의 사이클들과 연관되는 에지들을 가진다.
상기 모션 검출기(700)는 양의 및 음의 피크 트래킹 신호들 또는 간단히 피크 신호들인 PDAC(722a) 및 NDAC(722b)를 각기 제공하기 위하여 양의 및 음의 피크들과 같은 상기 DIFF 신호(706a)의 부분들을 수용하고 추적하도록 연결되는 피크 식별자 회로(peak identifier circuit)(722)를 포함할 수 있다.
상기 모션 검출기(700)는 또한 상기 PDAC 신호(722a)와 같은 피크 트래킹 신호를 수용하도록 연결되고, 상기 PDAC 신호(722a)의 샘플들(732)을 저장하도록 구성되며, 상기 DIFF 신호(706a)의 적어도 하나의 이전의 사이클과 연관된 상기 PDAC 신호의 저장된 샘플들(732)을 선택하도록 구성되고, 상기 PDAC 신호(722a)의 선택된 샘플들(732)과 관련되는 선택된 피크 신호(726a)를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 피크 샘플 선택 모듈(peak sample selection module)(726)을 포함할 수 있다. 상기 피크 샘플 선택 모듈(726) 상기 양의 피크 트래킹 신호(722a)에 반응하기 때문에, 이와 같은 모듈(726)은 양의 선택된 피크 신호(726a)를 발생시키는 상기 양의 피크 샘플 선택 모듈로 언급될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 모션 검출기(700)는 상기 NDAC 신호(722b)와 같은 다른 피크 트래킹 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 NDAC 신호(722b)의 샘플들(752)을 저장하도록 구성되며, 상기 DIFF 신호(706a)의 적어도 하나의 이전의 사이클과 연관된 상기 NDAC 신호의 저장된 샘플들(752)을 선택하도록 구성되고, 상기 NDAC 신호(722b)의 선택된 샘플들(752)과 관련되는 선택된 피크 신호(744a)를 발생시키도록 구성되는 제2의 음의 피크 샘플 선택 모듈(744)을 더 포함할 수 있다. 상기 피크 샘플 선택 모듈(744)이 상기 음의 피크 트래킹 신호(722b)에 반응하기 때문에, 이와 같은 모듈(744)은 음의 선택된 피크 신호(744a)를 발생시키는 상기 음의 피크 샘플 선택 모듈로 언급될 수 있다. 상기 피크 샘플 선택 모듈(744)의 세부 사항들과 동작은 상기 피크 샘플 선택 모듈(726)과 유사하다.
상기 모션 검출기(700)는 또한 상기 양의 선택된 피크 신호(726a), 상기 음의 선택된 피크 신호(744a)(상기 음의 피크 샘플 선택 모듈(744)을 포함하는 경우의 실시예들에서)에 반응하고, 임계 신호(716)를 제공하는 임계값 생성기 회로(780)를 포함할 수 있다. 상기 임계값 생성기 회로(780)는 상기 선택된 피크 신호들(726a, 744a)에 기초하여 상기 임계 신호(716)를 계산하며, 상기 임계 신호(716)는, 예를 들면, 도 3의 임계 신호들(216a-216h)을 제공할 수 있다. 상기 임계값 생성기(780)는 제1 스위치(784)에 연결되는 제1 탭(782a) 및 제2 스위치(786)에 연결되는 제2 탭(782b)을 갖는 레지스터 디바이더(divider)(782)를 포함할 수 있다. 상기 제1 스위치(784)는 상기 PosComp 신호(708a)에 의해 제어되고, 상기 제2 스위치(786)는 상기 PosComp 신호의 반전된 버전인 N-PosComp에 의해 컨트롤된다. 이러한 배치로써, 상기 임계 신호(716)는 상기 DIFF 신호(706a)가 상기 임계 신호(716)를 초과할 때에 상기 양의 선택된 피크 신호(726a)와 상기 음의 선택된 피크 신호(744a) 사이의 차이의 제1 퍼센티지에 상응하는 제1 레벨에서 상기 탭(782a)에 의해서 및 상기 DIFF 신호가 상기 임계 신호(716) 이하일 때에 상기 양의 선택된 피크 신호(726a)와 상기 음의 선택된 피크 신호(744a) 사이의 차이의 제2 퍼센티지에 상응하는 제2 레벨에서 상기 탭(782b)에 의해 제공된다.
상기 음의 피크 샘플 선택 모듈(744)이 존재하지 않는 실시예들에 있어서, 상기 NDAC 신호(722b)는 상기 음의 선택된 피크 신호(744a) 대신에 상기 레지스터 디바이더(782)에 직접 연결될 수 있다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 PDAC 및 NDAC 신호들 또는 상기 양의 선택된 피크 신호 및 음의 선택된 피크 신호의 단지 하나 혹은 다른 것으로부터 각기 상기 임계 신호(716)를 발생시키기 위한 다른 배치들이 가능한 점을 이해할 것이다. 일 예로서, 상기 양의 선택된 피크 신호(726a)는 상기 레지스터 디바이더에 연결될 수 있고, 상기 레지스터 디바이더의 다른 단부는 기준 전위에 연결될 수 있다. 상기 레지스터 디바이더의 탭은 상기 연결된 신호(예를 들면, 상기 양의 선택된 피크 신호)의 퍼센티지로서 임계 신호를 제공할 수 있고, 나머지 연결되지 않은 신호(예를 들면, 상기 음의 선택된 피크 신호)는 상기 측정된 신호의 반전들을 취함에 의해 추정될 수 있다.
상기 모션 검출기(700)는 상기 임계 신호(716) 및 상기 DIFF 신호(706a)를 수신하도록 연결되고, 상기 임계 신호(716)와 상기 DIFF 신호(706a)를 비교하도록 구성되며, 상기 모션 신호(708a)를 발생시키도록 구성되는 비교기(708)를 포함한다.
상기 피크 샘플 선택 모듈(726)은 상기 PDAC 신호(722a)를 수신하도록 연결되고, 상기 PDAC 신호(722a)의 디지털 샘플들(728a)을 발생시키도록 구성되는 아날로그-디지털 컨버터(728)를 포함할 수 있다.
상기 피크 샘플 선택 모듈(726)은 또한 상기 DIFF 신호(706a)의 N의 사이클들과 연관된 N의 샘플들을 유지하도록 크기가 조절될 수 있는 쉬프트 레지스터의 형태로서와 같이 디지털 메모리(730)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 디지털 메모리(730)는 상기 DIFF 신호의 네 사이클들과 연관되는 상기 PDAC 신호(722a)의 적어도 네 개의 샘플들, 즉 상기 현재의 사이클로부터의 샘플 및 상기 현재의 사이클에 바로 앞서는 각각의 세 사이클들로부터의 샘플들을 저장하도록 구성된다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하나 또는 그 이상의 이전의 회전들로부터 및 이와 같은 회전들로부터 하나 또는 그 이상의 타겟 특징들로부터의 샘플들이 저장될 수 있을 뿐만 아니라, 저장되는 샘플들의 숫자가 변화될 수 있는 점을 이해할 것이다.
그러나, 도 3에 대하여 앞서 기술한 바와 같이, 피크 신호 샘플들의 다양한 결합들이 상기 임계값들을 발생시키는 데 사용될 수 있으며, 이에 따라 PDAC 신호 샘플들의 다양한 결합들이 상기 메모리(730) 내에 저장될 수 있다. 예를 들면, 상기 메모리(730)는 상기 타겟(24)의 M의 회전들과 연관되는 상기 PDAC 신호(722a)의 샘플들을 저장할 수 있으며, 각각의 상기 회전들은 N의 샘플들과 연관된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 상기 메모리(730)는 상기 PDAC 신호(722a)의 M×N의 다중 비트 샘플들을 유지하도록 크기가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 디지털 메모리(730)는 모든 타겟 특징들(24a-24c)(즉, 모든 DIFF 신호 사이클)과 연관되지는 않고, 상기 타겟 특징들의 일부에만 연관되는 상기 PDAC 신호(722)의 샘플들을 저장할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 디지털 메모리(730)는 모든 타겟 회전과 연관되지는 않고, 일부 회전들에만 연관되는 상기 PDAC 신호(722a)의 샘플들을 저장할 수 있다. 대체로, 상기 저장된 샘플들은 상기 저장된 샘플들이 이들 회전들로부터의 모든 또는 일부 타겟 특징들로부터가 될 수 있는 회전들로부터 모든 또는 일부 이전의 회전들로부터가 될 수 있다. 이들 배치들은 감소된 양의 디지털 메모리(730) 및 감소된 양의 회로 다이 영역을 이용할 수 있다. 상기 메모리(730) 내에 상기 PDAC 신호의 이력을 유지하기 위한 다른 이용은, 특정 타겟 특징(즉, 기어 톱니)과 연관되는 피크가 회전에서 회전까지 크게 벗어날 경우, 상기 편차가 상기 자기장 센서(700) 내의 결함을 나타내는 데 이용될 수 있는 것이다.
상기 피크 샘플 선택 모듈(726)은 또한 상기 디지털 메모리(730)에 연결되고, 상기 선택된 샘플들(732) 중에서 선택된 복수의 선택된 샘플들(732a)을 처리하도록 구성되는 기능 프로세서(736)를 포함할 수 있다. 상기 기능 프로세서(736)는 평균화된 신호(736a)를 제공하기 위하여 평균화되는 x의 특정 샘플들(732a)을 선택하기 위한 제어 신호(734a)에 반응하는 평균화 회로가 될 수 있다. 각각의 상기 x의 샘플 워드들은 상기 PosComp 신호(708a)의 전환들에 따라 새로운 샘플 워드로 클록되고, 이에 따라 각각의 상기 x의 샘플 워드들은 실제로 샘플 워드들의 스트림이며, 각기 상기 DIFF 신호(706a)의 현재의 사이클에서 또는 이전에 상기 DIFF 신호(706a)의 특정 사이클을 나타낸다. 따라서, 샘플을 언급할 때, 상기 샘플이 실제로 샘플들의 스트림인 점이 이해될 것이다. 상기 신호(736a)는 각각이 x의 샘플들(732a)의 세트의 평균인 샘플들의 스트림을 제공한다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 신호(736a)는 x의 샘플들(732a)의 각 세트의 RMS 평균이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 신호(736a)는 상기 x의 샘플들(732a)의 각 세트의 가중 평균, 예를 들면, 앞서의 샘플들 보다 높은 가중치를 갖는 보다 최근의 샘플들을 취한 것이다. 샘플들의 다른 결합들이 상기 기능 프로세서(736)로 구현될 수 있는 점이 이해될 것이다.
상기 피크 샘플 선택 모듈(726)은 또한 상기 PDAC 신호(722a)의 임의의 숫자의 저장된 샘플들(732)을 선택하도록 구성되는 멀티플렉서(738)를 포함할 수 있으며, 각 선택된 샘플(732b)은 상기 DIFF 신호(706a)의 다른 사이클과 연관된다. 상기 멀티플렉서(738)는 제어 신호(734b)에 반응하여 상기 y의 샘플 워드들(732b)을 선택할 수 있다.
상기 멀티플렉서(738)는 제어 신호(734b)의 제어 하에서 상기 y의 선택된 샘플들(732b)(하나 또는 그 이상의 샘플들이 될 수 있다)을 DAC(740)에 제공하거나, 상기 평균화된 샘플들(736a)을 상기 DAC(740)에 제공하도록 구성된다. 보다 상세하게는, 제어 회로(746)는 얼마나 많은 (x) 및 그 저장된 샘플들(732)이 상기 기능 프로세서(736)에 의해 처리되는 가, 얼마나 많은 (y) 및 그 저장된 샘플(들)(732b)이 상기 멀티플렉서(738)에 직접 연결되는 가, 그리고 그 스트림들(736a, 732b)이 상기 DAC(740)에 연결되는 상기 멀티플렉서 출력 신호(738a)를 제공하는 가를 컨트롤하도록 상기 제어 신호들(734a, 734b)을 제공한다. 예를 들면, 상기 회로(700)에 처음으로 동력이 인가된 후의 짧은 시간 동안, 예를 들면, 보정 시간 간격 동안, 상기 멀티플렉서(738)는 그 출력 신호(738a)로서 상기 피크 신호 샘플(732b)을 선택할 수 있으며, 이후에, 예를 들면, 동작의 실행 모드 동안, 상기 멀티플렉서(738)는 상기 출력 신호(738a)로서 상기 평균화된 신호(736a)을 선택할 수 있다. 보다 상세하게는, 동작의 특정한 시간들 동안, 상기 피크 샘플 선택 모듈(726)은 상기 DIFF 신호의 각 사이클 상에서 상기 메모리(730)로부터 하나 또는 그 이상의 샘플들(732b)을 선택하며, 각각의 샘플은 상기 DIFF 신호(706a)의 현재 사이클에 대응되고, 동작의 다른 시간들 동안, 상기 피크 샘플 선택 모듈(726)은 상기 선택된 피크 신호(726a)를 발생시키도록 선택된 샘플들(732a), 예를 들면, 상기 DIFF 신호(706a)의 현재 및 세 이전의 사이클들로부터의 샘플들을 처리, 예를 들면, 평균화한다. 동력이 인가된 직후에 임계값 이력이 존재하지 않고, 이전의 사이클들로부터의 피크들이 이용 가능하지 않거나 및/또는 정확하지 않기 때문에 상기 보정 모드 동안의 처리 없이 상기 멀티플렉서를 통과하기 위한 샘플들(732b)을 선택하는 이러한 배치가 유리하다.
상기 DAC 컨버터(740)는 상기 신호(738a)를 수신하도록 연결되고, 디지털 샘플들(738a)의 시리즈에 따라 아날로그 샘플, 또는 보다 정확하게는, 아날로그 샘플들(726a)의 시리즈(여기서는 상기 양의 선택된 피크 신호(726a)로 언급됨)를 발생시키도록 구성된다. 필터(도시되지 않음)가 상기 선택된 피크 신호(726a)를 매끄럽게 하는 데 사용될 수 있는 점이 이해될 것이다. 또한, 상기 피크 신호 샘플들이 아날로그 형태로 상기 레지스터(730) 내에 저장될 수 있고, 이 경우에 상기 아날로그-디지털 컨버터(728)가 생략될 수 있으며, 상기 메모리(730)가 별개의 아날로그 샘플들을 저장하고 쉬프트시킬 수 있는 아날로그 쉬프트 레지스터로 이해될 것인 버킷 브리게이드 소자(BBD) 또는 이와 유사한 것으로 대체될 수 있는 점이 이해될 것이다. 이 경우, 저장된 아날로그 신호 샘플들에 기능을 수행하도록 구성되는 아날로그 기능 회로는 상기 디지털 기능 프로세서(736)를 대체할 수 있다. 상기 아날로그 기능 모듈에 의해 수행되는 기능은 도 7의 기능 프로세서(410)와 함께 앞서 설명한 기능들과 동일하거나 유사할 수 있다.
이전의 사이클들로부터의 복수의 피크 신호 샘플들의 기능에 따른 상기 임계 신호(716)의 발생은 보다 정확한 임계 신호(716) 및 상기 타겟(24)의 기계적 불규칙들, 워블 또는 마멸이나 다른 센서 시스템 교란들에 덜 민감할 수 있는 결과적인 모션 신호(708a)를 구현한다.
상기 자기장 센서(700)는 각기 연결되고, 각기 도 5의 유사한 요소들과 동일하거나 유사한 기능들을 갖는 오차 프로세서(790), 조절 프로세서(792) 및/또는 물체 특징 검출 프로세서(794)를 포함할 수 있다. 다음의 도면들과 함께 설명되는 자기장 센서들 또한 이들 요소들을 포함할 수 있다.
상기 신호들(722a, 722b)이 앞서 피크 신호들(722a, 722b) 또는 PDAC 신호(722a) 및 NDAC 신호(722b)로 언급되지만, 상기 신호들(722a, 722b)은 또한 여기서 피크-관련 신호들로 언급될 수 있다. 상기 신호들(732a, 732b, 752a, 752b)이 앞서 선택된 샘플들로 언급되지만, 상기 신호들(732a, 732b, 752a, 752b)은 또한 여기서 샘플링된(sampled) 신호들로 언급될 수 있다. 동일한 것들이 도 13-도 16의 유사한 신호들에 존재한다.
이제 도 12와 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들을 가지도록 나타낸 도 13을 참조하면, 회로(850)는 도 12의 회로(700)의 경우들과 유사한 특징들을 가질 수 있지만, 도 12에 도시된 아날로그 회로들의 일부가 대응되는 디지털 회로들로 대체된다. 예를 들면, 도 12의 피크 식별자 회로(722)는 로직 회로(858)로 상기 DIFF 신호의 양의 및 음의 피크들을 추적하고 유지하는 상기 피크 식별자 기능성을 구현하는 피크 식별자(856)에 의해 대체될 수 있다. 상기 피크 식별자 로직 회로(858)는 아날로그-디지털 컨버터(852)에 의해 디지털화되었던 상기 DIFF 신호(706a)의 디지털 버전(852a)을 수신하도록 연결되고, 모두 디지털 신호들인 양의 피크 트래킹 PDAC 신호(856a) 및 음의 피크 트래킹 NDAC 신호(856b)를 발생시키도록 구성된다.
피크 샘플 선택 모듈(826)은 도 12의 아날로그-디지털 컨버터(728) 또는 DAC(740)를 요구하지 않고 전체적으로 디지털일 수 있다. 상기 피크 샘플 선택 모듈(826)은 도 12의 양의 선택된 피크 신호(726a)와 유사하지만, 디지털 신호가 될 수 있는 양의 선택된 피크 신호(826a)를 발생시키도록 구성된다.
도 13의 실시예에 있어서, 음의 피크 샘플 선택 모듈이 생략되며, 상기 NDAC 신호(856b)가 상기 임계값 생성기(842)에 직접 연결된다. 상기 임계값(464a)을 발생시키기 위해 양의 선택된 피크 신호(826a) 및 상기 NDAC 신호(856b)를 사용하는 이러한 접근이 본 발명의 상기 임계값 정확도 이점들의 적어도 일부를 얻기에 충분할 수 있는 점이 이해될 것이다. 예를 들면, 단일 요소가 상기 타겟 특징들(예를 들면, 도 1)을 검출하는 경우와 같은 일부 자기장 센싱 요소 구성들에서, 상기 양의 DIFF 신호 피크들은 훨씬 더 중요할 수 있고, 상기 음의 DIFF 신호 피크들 보다는 타겟 변형들에 보다 빠르게 반응할 수 있다. 따라서, 이와 같은 실시예들에서, 음의 피크 샘플 선택 모듈이 생략될 수 있다. 반면에, 다중 자기장 센싱 요소들(예를 들면, 도 1b)로부터의 신호들 사이의 차이로 상기 DIFF 신호들을 발생시키는 데 이용되는 경우와 같은 다른 자기장 센싱 요소 구성들에서, 상기 DIFF 신호들의 양의 및 음의 피크들은 대체로 어느 정도까지 동일한 방식으로 타겟 변형들에 반응하여 변화된다. 따라서, 이들 유형의 실시예들에서, 상기 양 및 음의 피크 샘플 선택 모듈들 모두를 포함하는 것이 대체로 바람직하다.
상기 회로(850)는 로직 회로를 포함하는 디지털 임계값 생성기(842)를 구비할 수 있으며, 이는 도 12의 아날로그 임계값 생성기(380)와 같이, 상기 DIFF_Dig 신호(852a)가 상기 임계 신호(864a)를 초과할 때에 상기 양의 선택된 피크 신호(826a)와 상기 NDAC 전압(856b) 사이의 차이의 제1 퍼센티지에 상응하는 제1 레벨에 있고, 상기 DIFF_Dig 신호(852a)가 상기 임계 신호(864a) 이하일 때에 상기 양의 선택된 피크 신호(826a)와 상기 NDAC 전압(856b) 사이의 차이의 제2 퍼센티지에 상응하는 제2 레벨에 있는 임계 신호(864a)를 발생시킬 수 있다.
상기 회로(850)는 상기 임계값 생성기(842)로부터 출력 신호(864a)를 수신하도록 연결되고, 또한 상기 디지털화된 DIFF_Dig 신호(852a)를 수신하도록 연결되는 디지털 비교기(854)를 포함할 수 있다. 상기 디지털 비교기(854)는 도 12의 PosComp 신호(708a)와 동일하거나 유사할 수 있는 PosComp 신호(854a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 회로(850)의 많은 기능들이 도 12의 회로(700)의 아날로그 회로들과 동일하거나 유사한 기능들을 수행하는 디지털 회로들로 구현되는 점이 이해될 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 NDAC 신호(856b)는 평균화될 수 있거나 그렇지 않으면 상기 로직 회로(858) 내에 결합될 수 있는 바와 같은 상기 DIFF_Dig 신호(852a)의 복수의 음의 피크들을 나타낸다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 NDAC 신호(856b)는 변화들까지 서서히 업데이트되고, 다른 실시예들에서, 상기 NDAC 신호(856b)는 빠르게 업데이트된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 NDAC 신호(856b)는 다른 방향으로 변화들까지 보다는 하나의 방향으로 변화들까지 보다 빠르게 업데이트된다.
유사한 자기장 센서가 상기 NDAC 신호(856b)의 샘플들을 저장할 수 있고, 상기 PDAC 신호(856a)샘플들을 저장하지 않을 수 있는 점이 이해될 것이다.
이제 도 14를 참조하면, 도 12 및 도 13의 임계값 생성기들을 대체하여 사용될 수 있는 선택적인 임계값 생성기(860)가 도시된다. 도 13의 디지털 회로부의 구성에서, 상기 선택된 피크 신호(826a) 및 NDAC 신호(856b)가 상기 임계값 생성기(860)의 사용을 위해 아날로그 형태로의 전환을 요구할 수 있는 점이 이해될 것이다. 상기 임계값 생성기(860)는 도 12의 신호(726a) 또는 도 13의 신호(826a)와 같은 상기 양의 선택된 피크 신호 그리고 도 12의 음의 선택된 피크 신호(744a) 또는 도 13의 NDAC 신호(856b)가 이를 거쳐 연결되는 레지스터 래더(870)를 포함할 수 있다.
상기 레지스터 래더(870)는 상기 레지스터 래더에 걸치는 상기 전압 사이의 50% 포인트가 제공되는 중심 탭(870)을 가질 수 있다. 상기 중심 탭(870a)은 도시된 바와 같이 각기 스위치들(862, 864)을 거쳐 오프셋 전압 소스들(866, 868)에 연결될 수 있다. 상기 스위치(862)는 도 13의 신호(854a)와 같은 상기 PosComp 신호에 의해 제어될 수 있고, 상기 스위치(864)는 상기 PosComp 신호의 반전된 버전인 N-PosComp에 의해 조절될 수 있다. 이러한 배치로써, 도 12의 임계 신호(716) 또는 도 13의 임계 신호(864a)와 동일하거나 유사할 수 있는 상기 임계 신호(860a)는 상기 DIFF 신호가 상기 임계값 이하일 때에 상기 양의 선택된 피크 신호 및 음의 선택된 피크 신호(또는 NDAC 신호) 사이의 중간 포인트 보다 큰 소정의 오프셋 전압(상기 전압 소스(866)에 의해 구현되는)으로서 제공될 수 있고, 상기 DIFF 신호가 상기 임계값 보다 클 때에 상기 양의 선택된 피크 신호 및 음의 선택된 피크 신호(또는 NDAC 신호) 사이의 중간 포인트 이하인 소정의 오프셋 전압(상기 전압 소스(868)에 의해 구현되는)으로서 제공될 수 있다.
이제 도 15를 참조하면, 도 12 및 도 13의 임계값 생성기들을 대체하는 사용을 위해 적합한 다른 선택적인 임계값 생성기(880)가 상기 양의 선택된 피크 신호(도 12의 726a 또는 도 13의 826a)에의 연결을 위한 제1 오프셋 전압 소스(886a) 및 도 12의 음의 선택된 피크 신호(744a) 또는 도 13의 NDAC 신호(856b)에의 연결을 위한 제2 오프셋 전압 소스(886b)를 가지는 오프셋 전압 소스(886)를 포함하는 것으로 도시된다. 도 13의 디지털 회로부의 구성에 있어서, 상기 선택된 피크 신호(826a) 및 NDAC 신호(856b)가 상기 임계값 생성기(880)의 사용을 위해 아날로그 형태로의 전환을 요구할 수 있는 점이 이해될 것이다.
상기 오프셋 전압 소스(886a)는 상기 PosComp 신호에 의해 컨트롤되는 스위치(882)에 연결되고, 상기 전압 소스(886b)는 상기 PosComp 신호의 반전된 버전인 N-PosComp에 의해 제어되는 스위치(884)에 연결된다. 이러한 배치로써, 도 12의 임계 신호(716) 또는 도 13의 임계 신호(864a)와 동일하거나 유사할 수 있는 상기 임계 신호(864a)는 상기 DIFF 신호가 상기 임계값 작을 때에 상기 양의 선택된 피크 신호 보다 작은 소정의 오프셋 전압(상기 전압 소스(886a)에 의해 구현되는)으로서 제공될 수 있고, 상기 DIFF 신호가 상기 임계값 보다 클 때 상기 음의 선택된 피크 신호(또는 NDAC 신호) 보다 큰 소정의 오프셋 전압(상기 전압 소스(886b)에 의해 구현되는) 으로서 제공될 수 있다.
이제 도 16을 참조하면, 도 3의 신호들(216a-216h)과 같은 상기 임계 신호들을 계산하기 위한 방법(900)은 회로부가 알려진 상태로 리셋되는 초기화 단계 904로 시작된다. 단계 908에서, 도 12의 피크 식별자(722) 또는 도 13의 피크 식별자(856)와 같은 상기 피크 식별자에 의해 추적되는 경우에 상기 DIFF 신호의 현재 피크 값들이 조절되거나 업데이트된다. 다양한 계획들이 상기 PDAC 및 NDAC 신호 레벨들을 업데이트하기 위해 가능하다, 이들의 일부는 앞서 참조한 미국 특허 제6,525,531호에 기재되어 있고, 이들의 다른 것들은 미국 특허 출원 공개 제2011/0298447호, 제2011/0298448호 및 제2011/0298449호에 기재되어 있으며, 이들 출원들은 본 출원의 양수인에게 양도되었고, 여기에 참조로 포함된다. 예를 들면, 도 12의 피크 식별자(722)의 업데이트 로직 또는 도 13의 피크 식별자(856)의 로직(858)은 상기 PDAC 및 NDAC 전압들이 상기 DIFF 신호를 외측으로 추적하지만(즉, 상기 PDAC 전압은 그 양의 피크들까지 상기 DIFF 신호를 따르고, 상기 NDAC 전압은 그 음의 피크들까지 상기 DIFF 신호를 따른다), 상기 PosComp 신호의 각 전이에 따라, 상기 PDAC 및 NDAC 전압들이 상기 DIFF 신호의 레벨까지 "내측으로" 이동하도록(즉, PDAC는 감소되고 NDAC는 증가한다) 구성될 수 있다.
단계 912에서, 상기 DIFF_Dig 신호(또는 실시예에 따라 상기 DIFF 신호)가 소정의 DIFF 신호 이득 및 오프셋 조건들과 연관되는 러닝 레일(learning rail) 레벨을 지나갔던 지를 결정함에 의해 자동 이득 제어(AGC) 및/또는 자동 오프셋 조절(AOA) 기능들이 수행되어야 하는 지가 결정된다. 상기 DIFF_Dig 신호가 상기 러닝 레일을 지나갔던 것으로 결정되는 경우, 그러면 단계 916에서, 상기 DIFF_Dig 신호 오프셋 및/또는 이득이 전술한 AGC 및 AOA 회로부 및 기술들로서와 같이 조절된다. 단계 920에서, 피크 카운트 값(예를 들면, 도 12의 제어 회로(746) 또는 도 13의 제어 회로(848)내의 카운터)이 리셋된다.
상기 DIFF_Dig 신호가 필요한 경우에 이득 및/또는 오프셋 조절되었다면, 상기 임계값들은 일 실시예에서의 네 개의 피크들과 같이 소정의 숫자의 DIFF_Dig 신호 피크들이 일어났던 지가 결정되는 단계 924에서 계산되기 시작한다. 이러한 단계는, 예를 들면 도 12의 제어 회로(746) 또는 도 13의 제어 회로(848) 내의 카운터로 구현될 수 있다. 상기 소정의 숫자의 피크들이 일어나지 않았을 경우, 그러면 단계 928에서, 임계값들은 도시된 예에서 입증된 바와 같이 상기 현재의 DIFF 신호 사이클 내에 피크들에 근거하거나, 고정된 임계값과 같이 소정의 보다 간단한 임계값을 사용하여 계산된다. 예를 들면, 각각의 도 3의 제1의 세 DIFF 신호 사이클들에서, 상기 임계값들(216a-216f)은 상기 현재의 사이클로부터 상기 저장된 피크(732b)를 통과하는 상기 멀티플렉서(738)(도 12)에 의해 구현될 수 있는 바와 같이, 상기 각 사이클 내에서 검출되는 상기 피크들에 기초한다. 상기 임계값들을 계산하는 이러한 방식이 이전의 피크 이력이 불충분한 경우에 동역 인가 후의 때때로 보정으로 언급되는 초기의 시간 간격 동안에 유리한 점에 유의한다.
그러나 상기 소정의 숫자의 피크들이 일어났던 것으로 결정되는 경우, 그러면 단계 932에서, 상기 임계값들은 저장된 피크 신호 샘플들의 소정의 세트의 기능으로 선택적으로 계산된다. 예를 들면, 상기 DIFF 신호의 네 개의 피크들이 일어났던 것이 검출됨에 따라, 상기 임계값들(216g-216h)(도 3)은, 예를 들면 도 12의 기능 프로세서(736)에 의해 구현될 수 있는 바와 같이, 상기 현재의 사이클로부터의 피크 샘플의 평균 및 상기 각각의 세 개의 이전의 사이클들로부터의 상기 피크 샘플들로서 계산될 수 있다.
선택적으로는, 상기 피크 신호의 네 샘플들의 평균이 상기 DIFF 신호의 네 개의 이전의 사이클들 동안에 취해지는 상기 피크 신호의 네 샘플들(세 개의 이전의 사이클들 동안에 취해지는 샘플들 및 현재의 사이클 동안에 취해지는 샘플로부터 보다는)로부터 계산될 수 있는 점이 이해될 것이다. 또한, 네 피크 신호 샘플들이 상기 임계값들을 발생시키는 데 사용되기 위해 여기서의 예시적인 실시예에서 논의되지만, 이전의 DIFF 신호 사이클들로부터 또는 이전 및 현재의 DIFF 신호 사이클들로부터 다른 숫자들의 피크 신호 샘플들이 가능한 점이 이해될 것이다. 디지털 전자 기기들의 사용은 다른 숫자들의 샘플들도 사용될 수 있지만, 2의 거듭 제곱(예를 들면, 2, 4, 8, 16 등)인 많은 샘플들을 평균화하는 데 도움이 될 수 있다. 평균화된 샘플들의 숫자는 대체로 보다 많은 샘플들을 처리하는 추가적인 수행 "비용"에 대한 상기 임계값 정확도 이점들을 가중화시키는 것에 기초한다.
일부 실시예들에 있어서, 네 개의 피크 샘플들이 사용(또는 결합)될 수 있다. 그러나, 사용되는 피크 샘플들의 숫자는 네 개 보다 많을 수 있거나, 네 개보다 적을 수 있다. 상기 소정의 숫자의 피크들의 발생은 상기 동작의 보정 모드를 종료시킬 수 있고, 단계 932에서 단계 동작의 실행 모드를 시작할 수 있다.
상기 임계값들이 단계 928 또는 932에서 계산되면, 상기 PosComp 신호의 상태가 단계 936에서 결정된다. 상기 PosComp 신호의 상태가 로직 제로에 있을 경우, 단계 940에서 상기 DIFF_Dig 신호가 동작 임계값 Bop(예를 들면, 도 3의 임계값(216g)과 같은) 보다 큰 지가 결정되며, 그럴 경우에 상기 PosComp 신호 레벨은 단계 948에서 로직 원(logic one)으로 변화되고, 상기 PDAC 신호가 단계 952에서 샘플링되고 메모리에 저장되며, 도 12의 제어 회로(746) 또는 도 13의 제어 회로(848)와 같은 제어 회로 내에 유지되는 피크 카운트 값이 증가된다. 선택적으로는, 상기 PosComp 신호 레벨이 로직 원에 있을 경우, 그러면 단계 944에서 상기 DIFF_Dig 신호가 단계 944에서의 상기 해제 임계값 Brp(예를 들면, 도 3의 임계값(216h)과 같은) 보다 작은 지가 결정되며, 그럴 경우에 상기 PosComp 신호 레벨은 단계 960에서 로직 제로(logic zero)로 변화되고, 상기 NDAC 신호가 단계 964에서 샘플링되고 메모리에 저장되며, 상기 피크 카운트 값이 증가된다. 다른 실시예들에 있어서, PosComp의 모든 변화들에서 NDAC 및 PDAC 값들 모두를 저장하는 것도 가능하다.
단계 972에서, 상기 제어 회로의 시스템 모니터링 기능이 점검되고, 상기 시스템 모니터 점검이 긍정적일 경우, 그러면 상기 프로세스는 상기 피크 값 조절 단계 908을 반복한다. 선택적으로는, 상기 시스템 모니터 점검이 부정적일 경우, 그러면 상기 PDAC 및 NDAC(예를 들면, 도 12의 피크 식별자(722) 내의 PDAC 및 NDAC) 및 상기 피크 카운트 값(예를 들면, 도 12의 피크 식별자(722) 내의 카운터들)은 도시된 바와 같이 상기 프로세스가 상기 피크 값 조절 단계 908을 반복하는 것을 수반하여 단계 976에서 리셋된다. 상기 제어 회로의 시스템 모니터링 기능은 다양한 시스템 기능들을 모니터할 수 있다. 일 예로서, 임계값들의 추가적인 세트가 상기 DIFF 신호와 비교되고, 전술한 임계값들에 기초하여 전이들이 일어나지 않았을 때에 몇몇 전이들이 상기 추가적인 임계값들에 기초하여 일어날 경우, 그러면 이상 상태 표시가 제공된다.
상기 회로들의 일부들이 서로 상호 교환될 수 있는 점이 이해되어야 한다. 예를 들면, 도 12의 피크 샘플 선택 모듈(726)과 같은 아날로그 피크 샘플 선택 모듈이 도 13의 회로 내에 사용될 수 있다.
이제 도 17을 참조하면, 네 개의 그래프들(1000, 1020, 1040, 1060)은 각기 전압의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수직 축을 가지며, 각기 임의의 단위들로 시간의 단위의 크기를 나타낸 수평 축을 가진다. 상기 그래프(1000)는 하나의 톱니를 갖는 회전하는 타겟의 존재에서 DIFF 신호, 예를 들면, 도 1의 DIFF 신호(20a)를 나타낸다. 상기 그래프(1000)의 양의 및 음의 피크들은 동일한 진폭들을 가질 것으로 예상된다. 대조적으로, 상기 그래프(1020)는 네 개의 톱니들을 갖는 회전하는 타겟의 존재에서 DIFF 신호를 나타내고, 상기 그래프(1040)는 여섯 개의 회전하는 타겟의 존재에서 DIFF 신호를 나타내며, 상기 그래프(1050)는 다섯 개의 회전하는 타겟의 존재에서 DIFF 신호를 나타낸다. 예상되는 바와 같이, 임의의 하나의 톱니와 연관된 양의 및 음의 피크들은 동일한 진폭들을 가질 수 있지만, 상기 진폭들은 다른 톱니들이 자기장 센서를 지나감에 따라 다를 수 있다.
상기 자기장 센서들 및 관련 기술들로 알려진 소정의 숫자의 기어 톱니들을 갖는 알려진 소정의 타겟에 대한 개별적인 기어 톱니들을 위해 적절한 임계 신호들을 제공하는 것이 가능하다. 그러나, 다양한 다른 숫자들의 기어 톱니들 또는 특징들을 갖는 소정의 타겟들에 대해 적절한 임계 신호들을 제공할 수 있는 자기장 센서들 및 관련 기술들을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위하여, 상기 자기장 센서들 및 관련 기술들은 모든 가능한 숫자의 기어 톱니들의 최소 공배수와 연관된 개별적인 기어 톱니들에 대해 적절한 임계 신호들을 제공하도록 설계될 수 있다. 달리 말하면, 예를 들면, 가능한 타겟들이 두 개, 세 개, 네 개, 또는 여섯 개의 기어 톱니들을 가질 수 있을 경우, 전술한 자기장 센서들은 열 두 개의 기어 톱니들(또는 이십 사개, 사십 팔개 등등)을 수용하도록 설계될 수 있다. 이러한 배치로써, 기어 톱니 및 이전의 열 두 개의 기어 톱니들과 관련되는 현재의 시간에서의 선택되고 저장된 피크 샘플 또는 선택되고 저장된 임계값 샘플은 두 개, 세 개, 네 개, 또는 여섯 개의 기어 톱니들을 가지는 기어들을 위한 현재의 시간에서 지나가는 동일한 기어 톱니와 관련될 것이다. 이는 상기 그래프들(1000, 1020, 1040)로부터 분명해야 한다. 그러나, DIFF 신호 내의 다섯의 다른 양의 피크 값들에 의해 나타나는 다섯 개의 기어 톱니들을 갖는 기어에 대해 상기 그래프(1060)를 검사함에 의해, 기어 톱니와 과거의 열 두 개의 기어 톱니에 대한 저장된 피크 값 또는 저장된 임계값의 피크의 선택이 부적절한 임계값을 가져올 수 있는 점은 분명할 것이다.
사용되는 부적절한 저장된 값은, 예를 들면, 도 5의 오차 프로세서(344) 또는 도 12의 오차 프로세서(790)에 의해 검출될 수 있다. 상기 자기장 센서들은, 예를 들면 시행착오에 의해 상기 오차 신호들(344a, 790a)이 소정의 한계치 아래에 있는 이러한 시간까지 이들이 사용하는 저장된 값들을 조절할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 각각의 도 5 및 도 12의 물체 특징 수량 검출 프로세서들(342, 794)에 의하여, 상기 자기장 센서들은 상기 타겟 물체 특징들(톱니들)의 수량을 직접 식별할 수 있고(저장할 수 있으며), 이에 따라 적절한 저장된 값들을 사용할 수 있다.
여기서 언급되는 모든 참조 문헌들은 그 개시 사항들이 여기에 참고로 포함된다.
상술한 바에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 개념들을 포괄하는 다른 실시예들도 이용될 수 있는 점이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들이 설시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해서만 한정되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (36)

  1. 물체의 이동을 검출하기 위한 자기장 센서에 있어서, 상기 물체는 복수의 물체 특징들(features)을 가지며, 상기 물체 특징들의 수량은 물체 특징들의 가능한 수량들의 세트에 속하고, 상기 세트는 물체 특징들의 가능한 수량의 최소 공배수를 가지며, 상기 자기장 센서는,
    상기 물체 특징들이 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)를 지나감에 따라 상기 물체 특징들에 반응하여 자기장 신호를 발생시키기 위한 상기 자기장 센싱 요소를 구비하고, 상기 자기장 신호는 복수의 자기장 신호 사이클들을 포함하며, 각각의 상기 복수의 자기장 신호 사이클들은 상기 자기장 센싱 요소를 지나가는 상기 복수의 물체 특징들의 각각의 것을 나타내고, 상기 복수의 자기장 신호 사이클들은 현재의 자기장 신호 사이클 및 복수의 과거의 자기장 신호 사이클들을 포함하며;
    상기 자기장 센싱 요소에 연결되고, 상기 물체의 이동을 나타내는 모션 신호를 발생시키도록 구성되는 모션 검출기(motion detector)를 구비하고, 상기 모션 신호는 복수의 상승하는 에지들(rising edges) 및 복수의 하강하는 에지들(falling edges)을 가지며, 각 상승하는 에지 및 각 하강하는 에지는 상기 복수의 자기장 신호 사이클들의 각각의 것과 연관되고, 상기 모션 검출기는,
    상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 또는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내는 피크 신호를 제공하도록 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 또는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 식별하기 위한 피크 식별 회로(peak identifying circuit)를 구비하며;
    상기 피크 신호와 관련된 피크-관련(peak-related) 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 피크-관련 신호의 복수의 샘플들을 저장하도록 구성되는 샘플 선택 회로 모듈(sample selection circuit module)을 구비하고, 상기 샘플 선택 회로 모듈은 샘플링된(sampled) 신호를 발생시키도록 상기 저장된 복수의 샘플들로부터 상기 피크-관련 신호의 저장된 샘플들을 연속적으로 소환하도록 더 구성되며, 상기 샘플링된 신호 내의 각 연속적으로 선택되고 저장된 샘플은 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 최소 공배수의 정수 배수와 이전에 동일한 이전의 사이클들의 수량을 발생시키는 상기 자기장 신호의 복수의 이전의 사이클들의 각각의 것과 연관되고;
    상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 모션 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 상기 자기장 신호와 비교하도록 구성되는 비교기(comparator)를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 최소 공배수는 십이인 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호(threshold signal)로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 상기 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 생성기(threshold generator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 자기장 센서는,
    상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들의 결합 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 상기 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 자기장 센서는,
    상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 선택된 것들의 결합 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 상기 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 임계 신호로서 상기 피크-관련 신호를 발생시키도록 구성되는 임계값 생성기를 더 구비하며, 상기 임계 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 각각의 것들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 값들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링된 신호는 복수의 샘플링된 신호들의 하나이며, 각 샘플링된 신호는 각기 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 최소 공배수의 다른 정수 배수와 동일한 이전의 사이클들의 수량을 전에 발생시키는 상기 자기장 신호의 복수의 이전의 사이클들의 다른 각각의 것과 연관되고, 상기 모션 검출기는,
    결합된 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 상기 신호를 발생시키기 위해 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 결합시키도록 구성되는 기능 프로세서(function processor)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 기능 프로세서는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키기 위하여 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 결합된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 결합된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 자기장 센서는,
    상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들의 결합 사이의 차이인 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 자기장 센서는,
    상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 선택된 것들의 결합 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들 사이의 차이인 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하도록 구성되는 임계값 생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 기능 프로세서는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키기 위하여 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 임계 신호로서 상기 피크-관련 신호를 발생시키도록 구성되는 임계값 생성기를 더 구비하며, 상기 임계 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 각각의 것들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 값들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 기능 프로세서는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키기 위해 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 피크-관련 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 샘플링된 신호를 수신하도록 연결되는 오차 프로세서(error processor)를 더 포함하며,
    상기 피크-관련 신호의 값 및 상기 샘플링된 신호의 값이 소정의 양 이상으로 다를 경우, 상기 오차 프로세서는 오류 상태(error condition)를 나타내는 소정의 상태를 갖는 오차 신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 오차 신호를 수신하도록 연결되는 조절 프로세서(adjustment processor)를 더 포함하며, 상기 오류 상태에 반응하여, 상기 샘플 선택 회로 모듈은 상기 샘플링된 신호로서 상기 피크-관련 신호를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 오차 신호를 수신하도록 연결되는 조절 프로세서를 더 포함하며, 상기 오류 상태에 반응하여, 상기 샘플 선택 회로 모듈은 상기 최소 공배수의 값을 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 모션 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 물체 상의 상기 물체 특징들의 수량을 나타내는 물체 특징들의 수량 값을 계산하도록 구성되는 물체 특징 수량 검출 프로세서(object feature quantity detection processor)를 더 포함하며, 상기 샘플 선택 회로 모듈은 상기 물체 특징들의 수량 값에 따라 상기 최소 공배수의 값을 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  19. 물체의 이동을 검출하는 방법에 있어서, 상기 물체는 복수의 물체 특징들을 가지며, 상기 물체 특징들의 수량은 물체 특징들의 가능한 수량들의 세트에 속하고, 상기 세트는 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 최소 공배수를 가지며, 상기 방법은,
    상기 물체와 연관된 자기장에 비례하는 자기장 신호를 발생시키는 단계를 구비하고, 상기 자기장 신호는 복수의 자기장 신호 사이클들을 포함하며, 상기 복수의 자기장 신호 사이클들의 각각의 것은 자기장 센싱 요소를 지나는 상기 복수의 물체 특징들의 각각의 것을 나타내고, 상기 복수의 자기장 신호 사이클들은 현재의 자기장 신호 사이클 및 복수의 과거의 자기장 신호 사이클들을 포함하며;
    상기 물체의 이동을 나타내는 모션 신호를 발생시키는 단계를 구비하고, 상기 모션 신호는 복수의 상승하는 에지들 및 복수의 하강하는 에지들을 가지며, 각 상승하는 에지 및 각 하강하는 에지는 상기 복수의 자기장 신호 사이클들의 각각의 것과 연관되고, 상기 모션 신호를 발생시키는 단계는,
    상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 또는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내는 피크 신호를 제공하도록 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 또는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 식별하는 단계;
    상기 피크 신호와 관련된 피크-관련 신호의 복수의 샘플들을 저장하는 단계를 포함하고;
    샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 저장된 복수의 샘플들로부터 상기 피크-관련 신호의 저장된 샘플들을 연속적으로 소환하는 단계를 포함하며, 상기 샘플링된 신호 내의 각 연속적으로 선택되는 저장된 샘플은 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 상기 최소 공배수의 정부 배수와 동일한 이전의 사이클들의 수량을 전에 발생시켰던 상기 자기장 신호의 복수의 이전의 사이클들의 각각의 것과 연관되고;
    상기 모션 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 상기 자기장 신호와 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 최소 공배수는 십이인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 방법은,
    상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호 복수의 음의 피크들의 선택된 것들의 결합 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 방법은,
    상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 선택된 것들의 결합 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    임계 신호로서 상기 피크-관련 신호를 발생시키는 단계를 더 구비하며, 상기 임계 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 각각의 것들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 값들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 19 항에 있어서, 상기 샘플링된 신호는 복수의 샘플링된 신호들의 하나이며, 각 샘플링된 신호는 각기 상기 물체 특징들의 가능한 수량들의 상기 최소 공배수의 다른 정수 배수와 동일한 이전의 사이클들의 수량을 전에 발생시키는 상기 자기장 신호의 복수의 이전의 사이클들의 다른 각각의 것과 연관되고, 상기 방법은,
    결합된 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 결합하는 단계는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 결합된 신호를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 방법은,
    상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 선택된 것들의 결합 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 25 항에 있어서, 상기 저장된 피크 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 적어도 하나를 나타내며, 상기 방법은,
    상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 선택된 것들의 결합 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들 사이의 차이의 소정의 퍼센티지인 임계 신호로서 상기 샘플링된 신호와 관련된 신호를 발생시키도록 상기 샘플링된 신호를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 결합하는 단계는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 25 항에 있어서,
    임계 신호로서 상기 피크-관련 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하며, 상기 임계 신호는 상기 자기장 신호의 복수의 양의 피크들의 각각의 것들 및 상기 자기장 신호의 복수의 음의 피크들의 인접하는 각각의 것들 사이의 값들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 결합하는 단계는 평균화된 신호로서 상기 샘플링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 샘플링된 신호들 내의 상기 샘플들의 선택된 것들을 평균화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 19 항에 있어서,
    상기 피크-관련 신호의 값 및 상기 샘플링된 신호의 값이 소정의 양 이상으로 다를 경우, 오류 상태를 나타내는 소정의 상태를 갖는 오차 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 오류 상태에 반응하여, 상기 샘플링된 신호로서 상기 피크-관련 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 오류 상태에 반응하여, 상기 최소 공배수의 값을 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 19 항에 있어서,
    상기 물체 상의 상기 물체 특징들의 수량을 나타내는 물체 특징들의 수량 값을 계산하는 단계; 및
    상기 물체 특징들의 수량 값에 따라 상기 최소 공배수의 값을 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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